phc管桩竖向承载机理研究

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1、第一章绪论故分为两部分：一部分为管壁端部的端阻力，另一部分为敞口部分端阻力。对于后者类似于钢管桩的承载机理，考虑桩端土塞效应系数旯，，五，随桩端进入持力层的相对深度版／d而变化(d为管桩外径)，按规范式(5．3．8—2)、(5．3．8—3)计算确定。敞口部分端阻力为九g融如(如=等砰，dl为空心内径)，管壁端部端阻力．t为g砧4(4，为桩端净面积，圆形管桩4=署(d2一彳)，空心方桩4=62一署砰)。故敝口混凝土管桩总极限端阻力Q醇=g肪(彳，+乃4。)。总极限侧阻力计算与闭口预应力混凝土空心桩相同f21。2)管桩的挤土效应研究现状在理论研究方面，

2、对挤土效应提出的方法有圆孔扩张法、应力路径法、有限单元法等。圆孔扩张理论于1945年被首先提出，用于研究金属压痕问题。随后，该理论被引入岩土工程中进行隧道、井筒、沉桩等问题的应力分析，以及旁压仪等土工原位测试仪器的机理分析。Vesic[8】利用弹塑性理论，将单桩沉入土中视作无限土体中孔的扩张。由于对称性假设，使应力应变场的解仅是半径R的函数，而与埋深无关。因为它近似描述了单桩情况下，桩周土中应力，应变场随半径R的变化规律。Vcsic理论得到了工程界的普遍认同。Butterfield和aanerjee[纠首先提出将平面应变条件下的柱形孔扩张用来解决桩

3、体贯入问题。近年来，蒋明镜【l们、郑俊杰【ll】等人将土体模型从Mohr-eoulomb发展到应变软化模型，从而有利于考虑土体的实际变形特性，如剪胀等，这是圆孔扩张理论的一大进步；另外，王启铜㈣还提出了考虑土体拉、压模量不同时的柱形孔扩张问题的解答。Lamb和Horn应力路径方法的基础上，提出了压桩之后桩周附近土体的隆起和随后的土体的固结沉降的估算方法。虽然按这个方法计算的结果比实测的结果要大一些，但该估算方法仍是值得应用于实际工程计算的。sagaseta应用球形孔扩张理论得出了地表水平位移和垂直隆起的计算公式。静压管桩挤土效应的大小和地基土的分布

4、、组成及桩径、布桩形式、成桩数量、周围建筑的结构形式等密切相关。在《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)与《建筑桩基技术规范》(JGJ94．94)中，关于预应力混凝土管桩(钢管桩)的承载力计算均为考虑挤土效应对于桩侧阻力的影响或为明确体现。1．3本文的主要目的及研究内容当前，我国预应力混凝土管桩的制造技术和产品质量在国际上已达到先进水平，但由于开121管桩的特殊结构，其沉桩机理和承载机理较为复杂，在设计和使用中既缺乏类似的经验可循，国内外许多学者对此在试验和分析的基础上做了大量的研究，但已有的研究成果并不能满足工程需要。绝大多数静压管桩按照现

5、行9第一章绪论桩基规范的经验公式来确定的单桩竖向极限承载力标准值比通过静载试验所得到的实际的单桩竖向极限承载力标准值低很多，使管桩承载力的优越性无法充分体现，因此有必要对预应力高强混凝土管桩的承载性能和承载力计算方法进行较为系统的研究，为设计和施工提供准确、可靠的桩基参数，从而进一步优化桩基设计。所取得成果将达到节约工程投资，提高工程的安全可靠性。本文旨在通过研究预应力混凝土管桩承载机理，进一步探讨承载力影响因素，尤其是目前较为突出的土塞效应与挤土效应。通过统计归纳依托工程71根Pt-IC管桩的实测静载荷试验数据，对结果进行整理分析，总结出含影响因

6、素系数的承载力建议计算公式。10第二章预应力管桩承载机理研究2．1概述第二章预应力管桩承载机理研究管桩是设置于土(岩)层中的柱杆构件，它主要依靠桩侧摩阻力和桩端阻力支撑桩顶荷载。因此，基于破坏状态确定的单桩承载力，除了与桩径、桩长等几何尺寸有关以外，还与桩周土单位面积上发挥的摩阻力有关；有时单桩破坏前，出现超出正常使用状态允许的沉降，而单桩承载力需要根据变形控制确定时，则单桩承载力又与桩身和地基土的抗变形刚度等因素有关，必要时需根据荷载传递分析确定。2．2管桩的荷载传递机理预应力混凝土管桩在竖向荷载作用下，桩身在发生轴向压缩的同时，桩体与桩侧土(岩

7、)之间发生了相对位移，随之桩侧阻力得到一定量的发挥。随着相对位移量增加，荷载通过所发挥的侧阻力传递至桩周土(岩)层，使桩身荷载和桩身压缩变形随深度递减。在桩土(岩)相对位移为零处，桩侧阻力尚未发挥，在加荷的初始阶段，摩阻力与位移近似呈直线关系。随着荷载继续增加，桩身压缩量和位移量增大，桩身下部的摩阻力随之逐步调动起来，部分荷载传递至桩端，端阻力开始发挥。当桩．土(岩)之间的相对位移达到一定数值后，桩的侧阻力达到极限值，即尽管桩土(岩)的相对位移继续增大，桩侧阻力不会再增加(图2．1)，继续增加的外荷载则由桩端阻力来承担。桩端持力层土(岩)层的压缩变

8、形服从最=厂(瓯)关系(图2．2)。子{之盛髓罨掣桩土相对位移So图2-1桩侧摩阻力与位移的关系图第二章预应力管桩承载机理