混凝土管樁沉樁機(jī)理和承載力計(jì)算方法研究.pdf

1、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在全國(guó)各地得到了廣泛的應(yīng)用。但由于許多工程人員對(duì)其沉樁和承載機(jī)理認(rèn)識(shí)不夠充分，因此在設(shè)計(jì)和施工中難免出現(xiàn)一些問題，如選型不當(dāng)、構(gòu)造措施不妥、樁的擠土效應(yīng)嚴(yán)重影響鄰樁的承載力和周邊建筑等。為解決這些問題，本文針對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的特殊性，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的沉樁機(jī)理和承載力計(jì)算方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 首先，采用圓孔擴(kuò)張理論研究了混凝土管樁沉樁擠土效應(yīng)?；诓煌Ａ繌椥岳碚摵头顷P(guān)聯(lián)Mohr-C

2、oulomb流動(dòng)法則推導(dǎo)得到了球形孔和柱形孔擴(kuò)張時(shí)彈性區(qū)和塑性區(qū)的應(yīng)力、塑性區(qū)半徑和擴(kuò)張壓力的表達(dá)式。通過參數(shù)分析探討了不同拉壓模量之比、拉壓泊松比和剪脹角對(duì)球形孔和柱形孔擴(kuò)張的擴(kuò)張壓力及塑性區(qū)半徑的影響。結(jié)果表明這些參數(shù)對(duì)塑性區(qū)的發(fā)展和土體中的應(yīng)力有很大的影響。隨后引入土塞增長(zhǎng)率來衡量開口管樁內(nèi)土塞的閉塞程度，得到了包含土體拉壓模量比和土塞增長(zhǎng)率的塑性區(qū)半徑和樁外壁處的擴(kuò)張壓力解答，并分析了開口管樁沉樁過程中土塞增長(zhǎng)率對(duì)開口管樁沉樁擠

3、土范圍的影響，結(jié)果表明土塞增長(zhǎng)率越小，開口管樁擠土效應(yīng)越明顯。
　　 其次，研究了沉樁后土體中超孔隙水壓力的消散問題。采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中有效應(yīng)力和孔隙率的關(guān)系以及滲透系數(shù)和孔隙率的關(guān)系考慮固結(jié)過程中壓縮性和滲透性的變化，得到了滲透系數(shù)和壓縮系數(shù)變化的徑向固結(jié)控制方程，采用分離變量法和Bessel方程求得了徑向固結(jié)控制方程的半解析解。然后通過實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了該方法的正確性，通過參數(shù)分析討論了不同滲透指數(shù)和壓縮指數(shù)對(duì)超孔隙水壓力消散過程

4、的影響。并且研究了開口管樁內(nèi)土塞中的超孔隙水壓力消散問題，將其簡(jiǎn)化為一維豎向固結(jié)問題，通過迭代法求解了豎向固結(jié)控制方程，該解答能真實(shí)反映土塞中超孔隙水壓力消散過程中土體滲透性和壓縮性的變化規(guī)律。
　　 然后，探討了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁端端阻力的計(jì)算方法。分析了武漢地區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜載荷試驗(yàn)結(jié)果，并將這些結(jié)果與按湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》計(jì)算得到的值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明實(shí)測(cè)值大于設(shè)計(jì)值。然后基于雙剪滑移線理論，考慮了巖

5、土材料的拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度的不等性，通過滑移線的應(yīng)力傳遞公式得到了考慮中間主應(yīng)力的樁端端阻力計(jì)算公式?？偨Y(jié)了不同規(guī)范中管樁端阻力的計(jì)算公式，分析了土塞的受力性狀，得到了完全排水條件和不排水條件下土塞的端阻，結(jié)果有效地反映了開口管樁的承載特性。
　　 最后，分析了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁水平承載特性。首先驗(yàn)算了管樁規(guī)程中給出的水平承載力特征值是否滿足抗裂的要求。然后基于地基土為理想彈塑性材料的假設(shè)，求解了水平荷載作用下，部分樁前土體處于塑