帶翼板預(yù)應(yīng)力管樁承載性能的研究.pdf

1、帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是一種新樁型，它與普通預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的區(qū)別在于樁端有擴(kuò)大頭和樁側(cè)帶翼板，且在以打入法沉樁時(shí)因存在擴(kuò)大頭和翼板在樁與土之間形成的空隙由砂充填。帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁適用于具有深厚軟土層的地層條件，可以大幅提高單樁承載力，經(jīng)濟(jì)效益明顯。為了能夠合理、安全和經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，本文結(jié)合溫州具體的場(chǎng)地情況對(duì)該樁型的承載力機(jī)理、承載力提高幅度及模擬分析方法進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。本文采用試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方

2、法，具體做了如下工作： 1.帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁生產(chǎn)和施工工藝研究：研究了帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鋼擴(kuò)大頭和鋼翼板的制作及填砂施工工藝，并提出了該樁型的施工程序；同時(shí)，為進(jìn)一步降低工程造價(jià)，研制了帶混凝土翼板預(yù)應(yīng)力管樁的模具，并成功生產(chǎn)出首批帶混凝土翼板的預(yù)應(yīng)力管樁。 2.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究：在兩個(gè)具有代表性場(chǎng)地做了帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和普通預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的靜荷載對(duì)比試驗(yàn)，得到現(xiàn)場(chǎng)壓樁資料；并首次在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身埋

3、設(shè)鋼筋應(yīng)力計(jì)，得到帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁受荷時(shí)的樁身軸向力、樁側(cè)摩阻力及樁身位移等資料，進(jìn)一步了解該樁的受力機(jī)理。 3.模擬研究分析：采用有限元法建立了普通預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁性能的模擬分析方法；采用所建立的模擬分析方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓樁實(shí)例進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的受力機(jī)理和承載性能的影響因素進(jìn)行了研究，并提出了該種樁型的承載力估算公式。 通過(guò)以上工作，本文在以下方面取得了一些有意義的成果：

4、 1.通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)資料及所進(jìn)行的理論分析結(jié)果表明，帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有提高承載能力、節(jié)省工程造價(jià)和施工較簡(jiǎn)易等特點(diǎn)，適用于在有深厚軟土的地區(qū)推廣使用。 2.通過(guò)試驗(yàn)表明，帶翼板預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的翼板可以由鋼板組合而成，但是耗費(fèi)鋼材量較大，且施工較為麻煩。擴(kuò)大頭可以由鋼板或者混凝土制作。 3.開(kāi)發(fā)出帶混凝土翼板的預(yù)應(yīng)力管樁的生產(chǎn)工藝，并成功生產(chǎn)出首批帶混凝土翼板的預(yù)應(yīng)力管樁，進(jìn)一步降低了工程造價(jià)，但在管樁運(yùn)

5、輸和吊裝應(yīng)特別注意混凝土翼板免受損壞。 4.試驗(yàn)表明，填砂是帶翼板預(yù)應(yīng)力管樁承載力提高的一個(gè)重要因素，填砂要均勻、連續(xù)和有節(jié)奏，要盡量采用粗、干砂。 5.試驗(yàn)表明，在溫州地區(qū)典型層條件下，通常尺寸的帶翼板預(yù)應(yīng)力管樁承載力是普通預(yù)應(yīng)力管樁承載力的1.5～1.6倍，因此，可以據(jù)此預(yù)估帶翼板預(yù)應(yīng)力管樁的承載力極限值，該值近似等于以擴(kuò)大頭面積計(jì)算樁端阻力、以翼板直徑計(jì)算側(cè)面積而得到的承載力極限值。該建議值是根據(jù)溫州地區(qū)靜荷載試驗(yàn)

6、得出的，因此該建議值適用于溫州地區(qū)，其他地區(qū)僅供參考。一般地區(qū)承載力極限值需要在實(shí)際場(chǎng)地上，進(jìn)行一定數(shù)量的靜荷載試驗(yàn)確定。 6.本文提出了一個(gè)研究帶翼板預(yù)應(yīng)力管樁豎向承載力的模擬分析方法。該方法可以模擬帶翼板預(yù)應(yīng)力管樁工作機(jī)制，實(shí)例分析表明，采用該分析方法擬合效果較好。 7.本文指出，在分析帶翼板預(yù)應(yīng)力管樁豎向承載力時(shí)必須在填砂層與其土體之間設(shè)置接觸面，并可用Goodman模型來(lái)模擬。初步研究表明，參數(shù)仍可近似采用混凝土

7、-粘土層界面參數(shù)。這是因?yàn)樵跇锻疗茐膶?shí)際上發(fā)生在靠近接觸面土體一側(cè)，主要由土的力學(xué)性能決定的。 8.本文提出的設(shè)置接觸面的第二和第三種模擬體系可以很好地模擬帶翼板預(yù)應(yīng)力管樁的性能?；谶@兩種模擬體系和試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步建立了帶翼板預(yù)應(yīng)力管樁的承載力設(shè)計(jì)值簡(jiǎn)化計(jì)算方法。 9.本文分析了翼板間距對(duì)承載力的影響，分析結(jié)果表明，隨翼板間距的減小翼板對(duì)其間砂的約束作用逐漸增強(qiáng)，當(dāng)翼板間距小于2.5m時(shí)，可近似認(rèn)為填砂與樁呈整體工作狀