混凝土管樁沉樁機理和承載力計算方法研究.pdf

1、預應力混凝土管樁具有諸多優(yōu)點，因此在全國各地得到了廣泛的應用。但由于許多工程人員對其沉樁和承載機理認識不夠充分，因此在設計和施工中難免出現(xiàn)一些問題，如選型不當、構(gòu)造措施不妥、樁的擠土效應嚴重影響鄰樁的承載力和周邊建筑等。為解決這些問題，本文針對預應力混凝土管樁的特殊性，對預應力混凝土管樁的沉樁機理和承載力計算方法進行了系統(tǒng)的研究。
　　 首先，采用圓孔擴張理論研究了混凝土管樁沉樁擠土效應?；诓煌Ａ繌椥岳碚摵头顷P聯(lián)Mohr-C

2、oulomb流動法則推導得到了球形孔和柱形孔擴張時彈性區(qū)和塑性區(qū)的應力、塑性區(qū)半徑和擴張壓力的表達式。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球形孔和柱形孔擴張的擴張壓力及塑性區(qū)半徑的影響。結(jié)果表明這些參數(shù)對塑性區(qū)的發(fā)展和土體中的應力有很大的影響。隨后引入土塞增長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率的塑性區(qū)半徑和樁外壁處的擴張壓力解答，并分析了開口管樁沉樁過程中土塞增長率對開口管樁沉樁擠

3、土范圍的影響，結(jié)果表明土塞增長率越小，開口管樁擠土效應越明顯。
　　 其次，研究了沉樁后土體中超孔隙水壓力的消散問題。采用對數(shù)坐標系中有效應力和孔隙率的關系以及滲透系數(shù)和孔隙率的關系考慮固結(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。然后通過實例計算驗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，探討了預應力混凝土管樁樁端端阻力的計算方法。分析了武漢地區(qū)預應力混凝土管樁靜載荷試驗結(jié)果，并將這些結(jié)果與按湖北省地方標準《建筑地基基礎技術(shù)規(guī)范》計算得到的值進行對比，結(jié)果表明實測值大于設計值。然后基于雙剪滑移線理論，考慮了巖

5、土材料的拉伸強度和壓縮強度的不等性，通過滑移線的應力傳遞公式得到了考慮中間主應力的樁端端阻力計算公式。總結(jié)了不同規(guī)范中管樁端阻力的計算公式，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，分析了預應力混凝土管樁水平承載特性。首先驗算了管樁規(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，求解了水平荷載作用下，部分樁前土體處于塑