预应力砼管桩土塞效应对单桩承载力影响的研究

论文摘要

预应力混凝土管桩是从上世纪80年代末在我国开始应用较多的一种预制桩型。由于该桩型具有工艺简单、质量可靠、施工速度快、造价较低、检测方便等优点,因而在工程中得到了相当广泛的应用。虽然如此,预应力混凝土管桩的土塞效应仍有待深入研究,预应力混凝土管桩的设计计算理论仍需要进-步完善。本文从分析预应力砼管桩的“土塞效应”着手,详细剖析了预应力砼管桩的受力性状及独特的承载机理,阐明了土塞效应的存在是预应力砼管桩单桩承载力提高的主要原因。本文论述了现有土塞效应试验研究和理论研究成果,同时着重讨论了预应力混凝土管桩的土塞效应,并用FLAC3D建立了土塞效应的数值模型。鉴于“土塞效应”对预应力砼管桩竖向承载力的影响,本文对大量的预应力管桩竖向静载荷试验结果进行了统计归纳,并对管桩实际承载力与设计计算承载力之间的差异进行了分析,提出《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中混凝土管桩单桩极限承载力标准值Quk的修正公式,并通过计算值与实测值的对比,验证了修正公式的实际意义,希望能为今后预应力砼管桩的设计提供一定的分析与参考价值。最后介绍了现有管桩竖向承载力时间效应的试验研究和理论研究。从机理上分析了承载力随时间增长的规律,通过试验分析和数值模拟得到了在粘性土和砂性土中承载力随时间的变化曲线。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章:绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 国内研究现状
• 1.3 研究工作的思路
• 1.3.1 本文研究的主要问题
• 1.3.2 研究工作的思路
• 1.4 本章小结
• 第二章:预应力砼管桩的受力分析
• 2.1 桩的简介
• 2.1.1 预应力砼管桩的分类
• 2.1.2 预应力砼管桩的优缺点
• 2.1.3 预应力混凝土管桩不宜应用的地质条件
• 2.2 土塞效应分析
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 土塞效应理论研究的发展及成果
• 2.2.3 土塞效应试验研究的发展及成果
• 2.2.4 土塞形成和作用的机理分析
• 2.2.5 土塞效应对端阻的影响
• 2.2.6 土塞效应对沉桩过程的影响
• 2.3 预应力砼管桩承载力的计算
• 2.3.1 按照桩体材料强度确定单桩竖向极限承载力
• 2.3.2 按照地基土对桩体的支撑确定单桩竖向极限承载力
• 2.4 预应力砼管桩单桩竖向极限承载力分析
• 2.4.1 工程实例——天津地区
• 2.4.2 结果对比与原因分析
• 2.4.3 修正公式的建立
• 2.4.4 工程验证
• 2.4.5 小结
• 2.5 管桩承载力的时间效应
• 2.5.1 影响因素
• 2.5.2 研究方法
• 2.6 本章小结
• 第三章:土塞效应对单桩承载力影响的数值模拟分析
• 3D程序简介'>3.1 FLAC^3D程序简介
• 3.1.1 概述
• 3D的特点'>3.1.2 FLAC^3D的特点
• 3D程序的基本原理'>3.2 FLAC^3D程序的基本原理
• 3D的应用范围'>3.3 FLAC^3D的应用范围
• 3D塑性流动的增量公式'>3.4 FLAC^3D塑性流动的增量公式
• 3.5 Mohr-Coulomb本构模型
• 3.5.1 增量弹性法则
• 3.5.2 破坏准则和流动法则
• 3.5.3 塑性修正
• 3.5.4 结构桩单元
• 3.6 数值模拟模型的建立
• 3.6.1 模型过程的设计
• 3.6.2 计算模型
• 3.7 本章小结
• 第四章:管桩竖向荷载下的数值分析
• 4.1 竖向静载试验与数值分析计算的比较
• 4.1.1 工程实例——中国美院整体改造工程
• 4.1.2 数值分析计算参数取值
• 4.1.3 数值计算结果与试桩结果的比较
• 4.2 在粘性土中承载力随时间的变化
• 4.3 在砂性土中承载力随时间的变化
• 4.4 本章小结
• 第五章:结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文