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PHC静压管桩土塞效应的研究

作　者: 葛腾
导　师: 赵俭斌
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 岩土工程
关键词: 静压管桩 土塞效应 土塞率 土塞填充率 土塞端阻力
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本文介绍了土塞效应的研究现状和不足之处,土塞效应是敞口空心桩沉桩过程中土体涌入管内形成的土塞,对桩端阻力的发挥程度的影响效应。同时指出土塞的高度变化反映了土塞的端阻力、土塞与管桩壁间的内摩阻力和土塞的抗剪切强度三者之间的平衡关系。土塞的高度变化是研究土塞效应力学机理的核心问题。对现场200多根PHC静压管桩内的土塞高度和20多根沉桩过程中的土塞高度变化情况进行了测量,结合其他文献的研究成果发现桩的截面尺寸是影响土塞高度的主要因素,通过现场实测桩每压入土中单位长度土塞的高度增量,以及土塞最终的高度,来分析不同土质中土塞的增量变化情况以及影响土塞高度的主要因素,利用一维平衡理论分析土塞的受力机理,利用此理论分别计算土塞的竖向有效应力、土塞与桩壁的切应力、以及土塞的抗剪切强度,通过比较3者之间的大小,来判断土塞是否已经达到闭塞状态。通过建立平衡条件,确定出土塞达到完全闭塞状态时的临界土塞高度,将此临界土塞高度与土塞实测高度作比较来判断土塞是否达到完全闭塞状态,验证此一维平衡理论的可行性。引入楔体理论描述土塞的形成过程,对土塞率和土塞填充率进行了修正,通过计算发现利用土塞填充率来确定土塞的端阻力是可行的。土塞填充率的值是直观表现整个沉桩过程中土塞的闭塞程度的参数,现场测量土塞填充率的值是不易的,然而土塞率的值是容易测量的,建立土塞填充率与土塞率之间的经验公式,可以通过测量土塞率的值来判断土塞的闭塞程度,土塞率的值主要受桩径与壁厚的比值制约,根据对200多根现场试验数据以及其他相关文献中的土塞高度数据,建立土塞率与桩径与壁厚的比值的经验公式,并建立了土塞率与土塞填充率之间的转换经验公式。建立了基于土塞效应的单桩竖向承载力计算公式,通过对比《建筑桩基技术规程》辽宁地方标准《预应力混凝土管桩基础技术规程》和天津地区的《预应力混凝土管桩基础技术规程》中粉质粘土和中粗砂的侧摩阻力特征值,对辽宁地方标准《预应力混凝土管桩基础技术规程》中的粉质黏土和中粗砂的侧摩阻力特征值进行修正。对中粗砂、粉细砂、粉质黏土和砾砂等为持力层的近50多根试桩分别按辽宁地方标准《预应力混凝土管桩基础技术规程》和基于土塞效应单桩竖向承载力公式进行计算,通过比较我们发现考虑土塞效应的计算公式计算的单桩竖向承载力更接近于现场的试验值,验证了此公式的适用性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 土塞效应问题的提出  10
  1.2 国内外对于土塞效应的研究现状  10-14
  1.3 本文的研究的目的和研究内容  14-16
第二章 预应力管桩的受力机理  16-32
  2.1 预应力管桩简介  16-19
    2.1.1 预应力管桩的发展史  16-17
    2.1.2 PHC桩工程特性  17-18
    2.1.3 预应力管桩的施工工艺  18
    2.1.4 预应力管桩沉桩过程中的常见问题和注意事项  18-19
  2.2 预应力管桩的挤土效应  19-22
    2.2.1 基于土塞效应的柱形孔扩张理论  19-22
    2.2.2 挤土效应对侧阻的影响  22
  2.3 预应力管桩的土塞效应  22-25
    2.3.1 概述  22-23
    2.3.2 影响土塞性状的因素  23-24
    2.3.3 土塞的力学机理  24-25
    2.3.4 评价土塞的闭塞程度  25
  2.4 预应力混凝土管桩承载力的计算  25-30
    2.4.1 原位测试法计算单桩竖向承载力  25-27
    2.4.2 经验公式法  27-28
    2.4.3 古典经验公式计算单桩承载力  28-30
    2.4.4 桩身材料强度确定承载力  30
  2.5 本章小结  30-32
第三章 PHC桩土塞试验及其理论分析研究  32-56
  3.1 试验研究的目的和内容  32
  3.2 现场土塞测量试验结果  32-38
    3.2.1 工况一 沈阳建筑大学研究生宿舍工程  32-35
    3.2.2 工况二 沈北美麟阁住宅小区  35-38
  3.3 关于土塞的内力计算和受力机理法分析研究  38-47
    3.3.1 土塞的内力分析计算模型  38-41
    3.3.2 工程实例计算分析  41-44
    3.3.3 土塞的临界高度  44-46
    3.3.4 土塞的破坏模式  46-47
  3.4 基于楔体作用的土塞增长率  47-49
  3.5 评价土塞的闭塞程度  49-55
  3.6 本章小结  55-56
第四章 基于土塞效应的单桩承载力修正公式  56-68
  4.1 静压管桩承载力的研究意义  56
  4.2 基于土塞效应的静压管桩桩端承载力组成  56-58
  4.3 辽宁地区静荷载试桩资料的统计与分析  58-65
  4.4 本章小结  65-68
第五章 结论  68-70
  5.1 结论  68-69
  5.2 展望  69-70
参考文献  70-74
作者简介  74-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 桩基及深基础 > 桩基
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