现浇混凝土薄壁管桩的工程特性研究

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1、河海大学博士学位论文现浇混凝土薄壁管桩的工程特性研究姓名：郝小员申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：刘汉龙20071001摘要本文对现浇混凝土薄壁管桩这一新桩型的设备、施工工艺、检测方法等方面进行了研究，另外着重对现浇薄壁管桩的工程特性，即挤土效应、土芯闭塞特性及其影响和承载特性等方面的内容进行了研究，主要内容概括如下：(1)开发并总结了现浇薄壁管桩的现场施工方法，形成了一套完善的施工工艺标准，有利现浇薄壁管桩的推广使用。对现浇薄壁管桩成桩设备的设计原则、设备的结构组成和性能予以了详细陈述。同时对现浇薄壁管桩的适用范围、技

2、术优点也进行了分析。(2)实践证明现浇薄壁管桩的检测方法可以采用我国现行各种桩基检钡4规范的要求。即可采用低应变动力检测方法对现浇薄壁管桩的完整性进行检测；现浇薄壁管桩的承载力检测可采用静载试验，考虑到该桩型的结构特点，本文提出了静载试验的相应要求和相应步骤。(3)依托江苏南钢大厂厂区道路工程，对现浇薄壁管桩进行了现场试验研究，主要包括现浇薄壁管桩成桩过程中的挤土位移场和应力场、打桩前后土芯与桩周土强度变化和桩的静载试验特性三个方面的内容。(4)先对管桩的挤土特性的不同阶段进行了划分，并根据沉桩各阶段的挤土特点建立了管桩挤土过程

3、的简化模型，指出土芯长度增长率变化是反映其挤土作用变化的较好因素，该模型可简单直观的反映出管桩挤土的特点。(5)在圆孔扩张理论的基础上，推导了一般条件下管桩(包括现浇薄壁管桩)挤土效应的理论解答，并对饱和不排水条件下的解答进行了简化。通过引入挤土系数，该方法可以考虑管桩沉桩不同阶段中由于土芯和闭塞效应的影响造成的挤土效应的改变。文中利用推导的理论解答对现场试验结果进行了分析，计算结果与试验结果基本相符。(6)总结了土芯的形成过程和土芯闭塞的判断指标；进行了管桩土芯的闭塞性力学分析。分析了动力沉桩和静力荷载作用下土芯闭塞的特点。对

4、管桩土芯闭塞效应的影响因素进行了总结和分析。采用准静态有限元对典型的现浇漳壁管桩的闭塞性进行了研究，并对壁厚等影响因素进行了分析。(7)对现有的土芯承载力理论分析方法进行了总结，主要采用有限元对不同排水条件下粘土和砂土中的管桩承载力及土芯调动机理进行了数值分析。将计算结果和理论方法进行了比较。(8)本文还对承载力各分量的分布及发挥过程进行了分析。对于常规的现浇薄壁管桩尺寸，本文给出了粘土中现浇薄壁管桩与相同外径的闭口桩不排水承载能力之比与长径比之间的关系。Ill摘要关键词：现浇混凝土薄壁管桩，土芯，挤土效应，闭塞效应，承载力，内

5、摩阻力、外摩阻力ABSrRAC'lrInthisdissertationacomprehensiveinvestigation,coveringexperimentalandtheoreticalstudywerecarriedouttoinvestigatetheengineeringbehaviorofanewtypeofpile，namedeast-in-placeconcretepipepile．Thepilingequipment,conslructionmethod,effectofpileinstallation,

6、soilpluggingeffectandbearingbehaviorwerestudied．Themainworkofthisthesisa1．esummarizedasfollows：(1)TheconslructionmethodoftheIICWpiletypewasdevelopedandthetechnicalstandardforpileconstructionw硒also百veIl，botharehelpfultomakethenewpilegain、撕deacceptanceinthedeepfoundati

7、onindustry．Thedesignprinciple，sl／uctureandcapabilityofpilingequipmentweredescribedindetail．Therangeofapplication,technicaladvantagesofthenewpilewei'ealsointroduced．(2)Basedonresultsofin-situtest,itisprovedthatthelowstrainintegritytestCallbeusedtocheckpilelengthandcon

8、tinuity．Ontheotherhand,thebearingcapacityofpilec跚betestedbystaticpileloadtest．Consideringthestructuralcharacteristicsofpile(thelarg