预应力混凝土管桩与其沉桩挤土效应分析

《预应力混凝土管桩与其沉桩挤土效应分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、华中科技大学硕士学位论文开，因而使桩周土的结构受到严重扰动破坏，故属挤土桩：对于下端开口的预应力混凝土管桩，沉桩时对桩周土体稍有排挤作用，但土的强度和变形性质变化不大，因而属于小墨挤土桩。关于沉桩挤土效应的研究，一直是岩土工程中的热点课题。其研究方法可以大致分为两类，即试验研究和理论分析。国内外不少专家和学者从不同的方丽对此课题进行了研究，并取得了相当丰富的实践经验和理论成果。大致概括起来，主要有如下方面的内容：(1)沉桩时桩周土和桩端±中产生的应力、应变，位移及其超静孔隙水压力的研究：(2)沉桩时桩侧

2、和桩端阻力的计算研究，即如何合理估算压桩力：(3)沉桩完毕，土的工程力学性质随时间变化的研究，即土体触变性的研究；(4)沉桩完毕，土中超静孔隙水压力随时间消散规律的研究，即土体固结问题的研究；(5)沉桩后桩基承载力随时间增长规律的研究，即承载力时效的研究。1．2．2沉桩挤土效应试验研究的发展及成果挤土效应最初的研究始于50年代，由于当时的条件限制，早期的研究工作限于对眶桩过程进行现场量测，从大量的实测资料中总结沉桩规律，并在此基础上提出一些经验公式。Housel和Burkeyt2l(1948)，Cumm

3、ings、Kerhoff和Verkt3】(1950)等较早地研究了沉桩对粘士性能的影响。根据在沉桩后不同时刻对桩进行的持续加载到桩失效的试验结果，推断出粘土的不排水强度在沉桩的初始阶段下降很多，但随后会随时间的推移而逐渐恢复，并分析得出这是由于沉桩瞬时桩周土被严重重塑，使桩周土的不排水剪切强度有显著下降。而随后的强度增长则是由于粘土的不排水强度的触变性恢复和桩周土的局部固结所产生的强度恢复。Orrie和Broms[41(1967)则研究了灵敏土中沉入混凝土桩对桩周土体强度影响时间的长短。他们认为土的不排

4、水强度在沉桩9个月之后几乎恢复到其原有的值。Lambe＆Hornffl(1965)等研究了沉桩过程中的孔隙水压力，其结果显示：超静孔晾水压力等于甚至大于附加应力；产生的孔隙水压力随着离桩距离的增加而急剧降低，且随着这个距离的增大消散得非常快。另外，结果还显示：土的灵敏度对孔压4华中科技大学硕士学位论文的大小有显著的影响，灵敏度高的土中产生的孔压值也高。Adams＆Hanna[6J(1970)和Hagerty＆PeckI7】(1971)等分别对沉桩时桩周土体的隆起进行了现场的量测，但结果却有很大的差异。以

5、桩周土体的隆起量与桩在土体内的总体积之比作为度量，Hagerty和Peck认为这一比值约为50％。而Adams＆Hanna则认为该值分别为30％和100％。这些数据上的差异大多数是由于在各自的观测中土的类型的差异产生的。Hagerty和Peck还在对灵敏度不同的粘土中压桩产生的位移进行测量观测时发现：压桩时灵敏性土中土的位移比非灵敏性土中的位移要小。Seed&Reesel8】(1959)和Eideetal[9】(1961)在工程中发现，桩打入粘性土后，桩的承载力会随时间而增加。他们认为承载力的增长主要是

6、由超静孔隙水压力随时间的消散，桩周士含水量减小而引起的。国内早在50年代末，已积累了一些桩承载力随时间增长的试验资料。如1959年天津新港，截面为400mmx400mm的钢筋混凝土预制桩沉桩后，240天承载力比42天增长37％，210天比14天增长42％t“l。．胡中雄【1¨(1985)通过上海地区_些工程单桩静载荷试验的资料，归纳了上海地区单桩承载力、桩侧摩阻力与时间的变化关系。李雄等112J(1992)进行了静力试桩，研究时效影响并测试了桩身荷载的传递。叶为民等113I(2000)通过复压试验，发现

7、饱和软土中的打入式预制桩，在沉桩两周后其单桩极限承载力比单桩设计最大加载值平均提高了将近30％。张明义等ⅢJ(2002)根据静压桩的隔时复压试验和静载荷试验，提出静压桩的极限承载力随时间呈双曲线增长。同时，还认为静压桩时效性的机理主要是触变恢复效应及固结效应，桩的承载力的提高主要是因为桩侧摩阻力的提高，桩端阻力的贡献较小。根据静压桩的压桩力和复压力，可以推算桩的最终承载力，并给出了一种简便的计算方法。唐世栋等115J(2002)通过对桩基施工过程中土中超孔隙水压力实际量测，探讨了沉桩时单桩周围土中产生的

8、超静孔隙水压力的大小、分布及影响范围，并与理论解进行了对比。同时，还对桩土界面处的超静孔隙水压力进行了讨论。陈福全等【16】(2002)通过一个小截面静压桩基工程的现场试验，研究了压桩机理、压桩阻力估算及承载力计算等问题。1．2．3沉桩挤土效应理论研究的发展及成果大约从70年代起，人们开始采用理论分析和数值模拟的方法来研究压桩问题。S华中科技大学硕士学位论文归纳起来，对沉桩引起的应力、孔压及土体位移的计算有以下几种方法：圆孔扩张理论、应变路