靜壓開口混凝土管樁施工效應(yīng)試驗及理論研究.pdf

1、靜壓開口混凝土管樁的施工效應(yīng)包括土塞效應(yīng)、擠土效應(yīng)、承載力時間效應(yīng)和殘余應(yīng)力四部分。它們彼此相互影響共同制約樁的承載力性狀。本文通過現(xiàn)場足尺試驗、室內(nèi)物理力學(xué)試驗,統(tǒng)計分析和理論建模解析計算,系統(tǒng)揭示了施工效應(yīng)中各個方面對靜壓開口混凝土管樁受力特性的影響規(guī)律。本文的主要工作及創(chuàng)新成果如下:
　　 土塞效應(yīng)是指擠入樁孔內(nèi)的土柱對樁-土體系的影響。本文通過現(xiàn)場試驗和室內(nèi)土工試驗,獲得了不同土層中土塞的物理力學(xué)特性、分層特征及發(fā)展規(guī)律

2、,建立了土塞端阻與土塞增長率的線性表達式；發(fā)現(xiàn)樁端以上4～5倍樁徑范圍內(nèi)土塞的物理力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于原狀土,樁端處土塞的靜力觸探錐尖阻力高于原狀土67％?；谕寥?yīng),首次建立并解答了開口混凝土管樁“樁中樁”荷載傳遞解析模型.研究表明土塞摩擦力的發(fā)揮主要集中在樁端以上2倍樁內(nèi)徑范圍內(nèi),樁端處的土塞摩阻力為樁壁外側(cè)摩阻力的3.4倍。同時,本文提出了更適用于開口混凝土管樁的基于靜力觸探試驗的承載力設(shè)計方法-ZJU設(shè)計法。
　　 擠土效應(yīng)是

3、指沉樁擠土對樁-土體系的影響。本文在粉土地基中進行了開口管樁的擠土效應(yīng)試驗,揭示了沉樁過程及靜置期內(nèi)樁周土體的應(yīng)力、孔隙水壓力和位移的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)單樁壓入對周圍土體的影響范圍約為15倍樁徑?；谠囼灲Y(jié)果,建立了開口管樁擠土效應(yīng)解析計算模型,將樁體的壓入過程模擬為半無限體中一系列球孔的擴張。現(xiàn)場實測表明黏性土中管樁的擠土效應(yīng)導(dǎo)致群樁中單樁的承載力降低35％～75％,并討論了擠土效應(yīng)的防治措施。通過自制的恒剛度剪切試驗,揭示了樁側(cè)摩阻力隨

4、剪切循環(huán)的指數(shù)型退化規(guī)律。
　　 時間效應(yīng)是指管樁沉樁后承載力隨休止時間的提高。本文提出了承載力三階段增長理論模型,并建立了基于固結(jié)理論的承載力時效解析計算模型。計算表明,完全非閉塞的摩擦型開口管樁承載力隨時間的相對增長速度高出閉口樁約10％。采用隔時復(fù)壓試驗和靜載荷試驗揭示了開口管樁的時效性規(guī)律,發(fā)現(xiàn)基樁承載力隨時間呈對數(shù)型增長,每時間對數(shù)循環(huán)的增幅處于15％～29％范圍。利用時效性的有益影響,提出了基于隔時復(fù)壓試驗的靜壓樁承

5、載力優(yōu)化方法。
　　 殘余應(yīng)力是指沉樁后由于樁身壓縮不能完全恢復(fù)而殘留于樁內(nèi)的應(yīng)力。本文利用光纖傳感技術(shù)對開口管樁的殘余應(yīng)力展開足尺試驗研究,建立了殘余應(yīng)力與沉樁過程的關(guān)系.根據(jù)試驗結(jié)果,實現(xiàn)了基于能量守恒的殘余應(yīng)力模擬計算解答,揭示了樁土參數(shù)和沉樁方式對殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。研究表明,忽略殘余應(yīng)力將高估中性點以上摩阻力,而低估中性點以下摩阻力及樁端阻力。
　　 開口管樁施工效應(yīng)的系統(tǒng)研究表明,土塞效應(yīng)、擠土效應(yīng)、承載力時