PHC管桩荷载传递的试验研究和数值分析

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1、第27卷第3期岩土力学Vol.27No.32006年3月RockandSoilMechanicsMar.2006文章编号：1000－7598－(2006)03－0466－05PHC管桩荷载传递的试验研究和数值分析律文田，王永和，冷伍明(中南大学土木建筑学院，长沙410075)摘要：通过在预应力高强混凝土管桩(PHC桩)的桩顶、桩端及桩周各主要土层的分界面埋设应变计的静荷载试验，研究了PHC管桩的荷载传递机理，分析了轴力和桩侧摩阻力的变化规律。并以工程中PHC管桩的竖向抗压静载试验为基础，运用有限单元法对软土地区的PHC管桩桩-土相互作用进行模拟，在分析中采用弹塑性模型，引入了非线性接触面单

2、元，并且考虑了土体的材料非线性。分析结果表明，计算值和实测值有一定的差别，但是变化趋势基本一致。关键词：PHC管桩；有限单元法；荷载传递机理；桩侧摩阻力中图分类号：TU473文献标识码：ATestingandnumericalanalysisofloadtransfermechanismofPHCpileLÜWen-tian,WANGYong-he,LENGWu-ming(SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)Abstract:Baseonthestaticl

3、oadingtestsonprestressedhigh-strengthconcretepileswithstraingaugesatthetopandtoeofpileandatinterfacesofsoillayer,theloadtransfermechanismofPHCpileswasstudied;andthebehaviorsofskinresistanceandinnerforcewereanalyzed.Basedonthestaticloadtestonprestressedhigh-strengthconcretepiles(PHCpiles)ofapractic

4、alengineering,usingtheelastoplasticmodel,nonlinearinterfaceelementsandnonlinearsoilelements,bythefiniteelementmethod,pile-soilinteractionofPHCpileinthesoftsoilareaweresimulated.Theresultsofanalysisindicatethattherearemanydifferencesbetweenthenumericalpredictionsandtheexperimentalresults;however,it

5、showsthatthecalculateddistributiontrendisingoodagreementwiththeexperimentalresults.Keywords:PHCpiles;finiteelementmethod;loadtransfermechanism;skinresistance将应变计预先埋设在桩内。在某工程的现场试验中，1引言笔者所在课题组结合科研实践工作，研制了一种桩基础是一种历史较长而又被广泛应用的深基[4]PHC管桩桩身应变计埋设方法。本文通过在PHC础型式，能较好地适应复杂地质条件以及各种荷载管桩的桩顶、桩端及桩周各主要土层的分界面埋设情况，特

6、别是在软弱地基上采用得较多。预应力高应变计的静荷载试验，研究了PHC管桩的荷载传递强混凝土管桩（以下简称PHC管桩）是近年来开始机理，分析了轴力和桩侧摩阻力的变化规律。并以使用的一种桩型，它是采用先张法预应力工艺和离工程中PHC管桩的竖向抗压静载试验为基础，运用心成型方法制成。由于其工厂化程度高、养护时间有限单元法对软土地区的PHC管桩桩-土相互作用短、成桩质量好、强度高等优点而在国内外得到了进行模拟，在分析中采用弹塑性模型，引入了非线广泛应用。然而对PHC管桩的荷载传递、受力机理性接触面单元，并且考虑了土体的材料非线性。[1,2]等特性尚未进行系统的研究，相关报道并不多见。2有限元分析理

7、论在静载试验中，要研究桩身荷载传递机理及其参数，则必须在桩身不同部位埋设钢筋计；由于预应力混对单桩与土的共同作用的力学性能进行分析，凝土管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型方法可把桩当作线弹性材料考虑，土则考虑为弹塑性材[3][5]制成，并经高温蒸养；因此，不可能在制作桩时料，采用Drucker-Prager弹塑性本构模型；计算时收稿日期：2004-07-30修改稿收到日期：2004-11-01作者简介：律文田，男，19