预应力管桩承载力现场试验及数值研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文预应力管桩承载力现场试验及数值研究姓名：朱勇申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：汪明武20071101预应力管桩承载力现场试验与数值研究摘要预应力管桩具有承载力高、质量稳定、价格低、施工速度快等诸多优点，现已广泛地应用于工业与民用建筑、铁路、公路、桥梁、港口码头等工程中，但预应力管桩承载力受施工和桩土相互作用问题等因素影响和控制，目前工程界对其承载力机理还是处于探索阶段，故预应力管桩承载力状况研究对提高其设计水平具有重要的实际应用意义。本文基于现场静力载荷试验和有效应力数值分析方法，探讨了预应力管桩的水平和竖向承载力特征。应用岩土专业软件FIipGenCN

2、构建了预应力管桩承载力的数值分析模型，以探索桩土体系在自重条件、静力加载条件下的工作性状，揭示预应力管桩在静力荷载作用下的工作机制。研究得出：(I)预应力管桩在水平和垂直荷载作用下的桩头位移随着荷载的增加而增大．(2)在水平荷载作用下，桩身弯矩随着荷载的增加而增大；相同荷载作用下桩身弯矩随着深度的增加呈先增大后减小的趋势，其中桩底处弯矩最小。(3)水平荷载作用下，桩土位移差最大值位于地表，桩土位移值随荷载增大而增大，但在线性桩分析模型中，桩土位移差在桩身．12m到一17m处非常小，而对非线性分析模型中，则是桩底到．8m处的桩士位移差小。(4)现场试验和数值模拟分析结果表明两者基本吻合，

3、验证了基于多重剪切机构模型的有效应力分析方法来分析预应力管桩的承载力状况是有效可行的，且采用非线性桩模型的计算结果比采用线性桩模型更能体现桩土变形特性。而当桩土体系处于弹性变形阶段时，采用线性桩模型即可满足现场要求。研究结果和有关结论为完善预应力管桩承载力分析理论，以及为类似工程的设计提供了依据和参考。关键词：预应力管桩有限元现场试验桩土相互作用数值模拟FieldTestsandNumericalModellingonBearingCapacityofPrestressedConcretePipePilesABSTRACTPrestressedconcretepipepileisofh

4、ighbearingcapacity，steadyquality，andlowprice，fastconstrcutionandsoon．Nowithasbeenwidelyusedintheindustry,civilconstruction，railway,high—way,bridge，haven，dockengineeringprojects．Buttheconstructionandsoil-pileinteraction，whichaffectedandcontrolledthebearcapacityofprestressedconcretepipepile，aremuc

5、hcomplicatedfactors．Nowthereisnoanidealissueforthebeatingcapacityofprestressedconcretepipepiles，Consequently,theresearchonfieldtestandnumericalmodelingonbearingcapacityofprestressedconcretepipepileisgreatsignificanceforimprovementofthedesignofbearingcapacityprestressedconcretepipepile，Basedonthe

6、methodsofeffectivestressanalysisandfieldstaticloadingtests，thecharactersofverticalandhorizontalbearingloadingofprestressedconcretepipepilesarediscussedinthisdissrertation．ThenumericalmodelingusingthegeotechnicalengineeringsoftwareFlipGenCN，combinedwithapracticalexample，wasconstructedandusedtoinv

7、estigatethemechanism．Moreover,thesoil-pileinteractionisinvestigatedundertheself-weightandstaticloading．Thefollowingresultsarereached．(1)Thesettlementsatpiletopofprestressedconcretepipepilesincreasewiththevalueofverticalstati