本文關(guān)鍵詞：PHC管樁接樁處和樁底后注漿極限承載力試驗研究

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【摘要】：PHC管樁(pre-stressed high-strength concrete pipe pile)即高強預應(yīng)力混凝土管樁,它是這些年來在國內(nèi)開始推廣的一種新的樁型。對比其他地基處理方式,PHC管樁承載力高、節(jié)約成本和工期、節(jié)能環(huán)保等等優(yōu)越性明顯,所以廣泛應(yīng)用于安徽合肥市各大工程中。在一些項目中,偶爾會通過后注漿的方法來進行樁身補強以及提高其單樁承載力,但是對PHC管樁的樁底和接樁處注漿后的極限承載力及樁土的應(yīng)力應(yīng)變之間變化規(guī)律研究很少,相關(guān)設(shè)計規(guī)范和施工驗收標準的尚未出臺而制約了該創(chuàng)新工藝的推廣。作者在之前學者樁底注漿試驗的基礎(chǔ)上,經(jīng)現(xiàn)場工程試驗和FLAC3D軟件模擬分析研究了PHC管樁經(jīng)樁底和接樁處后注漿的極限承載力及樁土的應(yīng)力應(yīng)變之間變化規(guī)律。文章重點有如下幾個方面工作：首先,作者介紹了PHC管樁自身的特點(優(yōu)缺點及局限性等),并且結(jié)合PHC管樁在國內(nèi)發(fā)展的狀況、注漿技術(shù)應(yīng)用于PHC管樁工程的研究情況。綜上,作者列出了五個方面主要的工作和本文的技術(shù)路線。然后,結(jié)合前人做的樁底注漿試驗,作者通過安徽省合肥市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)A、B兩相鄰的項目,其中A項目PHC管樁未進行注漿處理,而B項目在建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位支持下選取3根PHC管樁采用創(chuàng)新注漿工藝在樁身接樁處和樁底進行注漿(以下簡稱注漿PHC管樁),然后通過靜載荷試驗和低應(yīng)變試驗,分析得出兩項目試驗樁的荷載-沉降曲線,同時,通過有限差分軟件FLAC3D模擬分析PHC管樁樁底和接樁處注漿后樁土的應(yīng)力應(yīng)變之間變化規(guī)律,最終得出以下成果：1、PHC管樁的接樁工藝通常采用焊接方法,由于注漿施工工藝所限而接樁處的注漿工藝研究甚少,本文通過改良的“子彈頭”注漿管分段注漿創(chuàng)新工藝在PHC管樁的接樁處成功注漿�！白訌楊^”注漿管分段注漿施工工藝可有效的解決PHC管樁身接樁處的易銹蝕等工程質(zhì)量通病。2、注漿PHC管樁-B工程試驗樁(樁身接樁處和樁底后注漿PHC管樁)的樁身軸力變化情況類似于未注漿的A工程PHC管樁,它們的軸力都是隨著深度向下慢慢減弱,上面部分的軸力大于下面部分的。B工程經(jīng)樁身接樁處和樁底后注漿的PHC管樁軸力衰減速度的斜率大于A工程未注漿PHC管樁軸力的衰減速度的斜率。3、對比分析A、B兩項目PHC管樁Q-S曲線均為緩變型,從小應(yīng)變試驗分析可知,當沉降大于40mm時,樁體均未達到極限狀態(tài),說明樁本身仍然具有一定的承載能力,所以樁端的最終失穩(wěn)是由于樁端土的破壞導致的,所以可知通過接樁處和樁底注漿對樁基的承載力提高是可行的。4、地質(zhì)情況相近,樁基選型一致的情況下,通過對比,未注漿PHC管樁與注漿PHC管樁的Q-S關(guān)系對比曲線表明通過樁身接樁處和樁底注漿后樁基的極限承載力明顯提高,沒有注漿的A項目3根PHC管樁的極限承載力平均值為4266.7kN,而經(jīng)接樁處和樁底后注漿的B項目PHC管樁極限承載力平均值為5533.3kN。經(jīng)接樁處和樁底注漿后PHC管樁極限承載力約提高了25.0%。5、通過A、B兩項目PHC管樁靜載荷實驗得出極限承載力對比《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)中的經(jīng)驗公式,提出類似地質(zhì)條件下極限承載力公式的修正系數(shù)：(1)未注漿PHC管樁(修正系數(shù)a1)：Qu=2Quk=2α1[uΣqsikli+qpk(Aj+λpAp1)] α1=0.95～1.14(2)經(jīng)樁身接樁處和樁底后注漿PHC管樁(修正系數(shù)a2)：Qu=2Quk=2α2[u∑qsikli+qpk(Aj+λpAp1)] α2=1.29～1.386、根據(jù)試驗中各種材料參數(shù)建立的有限元模型分析顯示,當樁頂壓力分別為1000kN.2000kN.3000kN.4000kN時,在樁身接樁處經(jīng)過注漿的PHC管樁接樁處軸力分別比未注漿的PHC管樁高9%、12.1%、14.6%、16.0%,軸力提高系數(shù)隨樁頂壓力增大而增大,近似成線性關(guān)系。利用origin8.5大型數(shù)值分析軟件進行擬合,擬合方程為y=1.0705+2.35*10-5x(1000kN≤x≤4000kN),R2=0.9611.7、相同荷載時,靜載荷試驗結(jié)果與FLAC3D軟件模擬計算的沉降量和樁身應(yīng)力都基本一致。試驗中未注漿PHC管樁在極限荷載作用下,沉降量為42.64mm,而FLAC3D模擬計算的沉降量為47.45mmm；試驗中經(jīng)注漿PHC管樁在極限荷載作用下,沉降量為40.87mm,而FLAC3D模擬計算的沉降量為41.24mm。從Q~S關(guān)系曲線中我們可以看出實測值與模型計算的結(jié)果吻合的很好;另外A、B兩項目試驗PHC管樁經(jīng)模型測出的樁身應(yīng)力計算得出的軸力吻合也較好,表明FLAC3D軟件對PHC管樁數(shù)值計算的結(jié)果是合理的、準確的。
【關(guān)鍵詞】：接樁處 樁底 后注漿 極限承載力 FLAC~(3D)分析 應(yīng)力應(yīng)變
【學位授予單位】：延邊大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU473.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 PHC管樁的概述14-18
• 1.1.1 PHC管樁的特點14-17
• 1.1.2 我國PHC管樁工程的發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.2 PHC管樁研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.1 國外研究PHC管樁進展18-19
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本文的主要工作及技術(shù)路線20-22
• 1.3.1 本文的主要工作20-21
• 1.3.2 技術(shù)路線21-22
• 第二章 PHC管樁接樁處和樁底后注漿的基本理論22-26
• 2.1 PHC管樁的工作機理23-24
• 2.2 后注漿的基本理論24-26
• 2.2.1 漿液材料及適用范圍24
• 2.2.2 注漿法的分類24-26
• 第三章 PHC管樁接樁處和樁底后注漿工程試驗及實施26-39
• 3.1 工程試驗概述26-29
• 3.1.1 工程試驗選址26
• 3.1.2 工程地質(zhì)概況26-28
• 3.1.3 單樁極限承載力計算28-29
• 3.2 靜壓PHC管樁施工工藝29-32
• 3.2.1 機械選型29
• 3.2.2 工藝流程29-30
• 3.2.3 施工準備30
• 3.2.4 吊樁、插樁30-32
• 3.3 PHC管樁接樁處的注漿創(chuàng)新工藝研究32-35
• 3.3.1 “子彈頭”注漿管介紹32-33
• 3.3.2 “子彈頭”注漿管分段注漿創(chuàng)新工藝33-35
• 3.4 工程試驗過程35-36
• 3.4.1 試驗依據(jù)35
• 3.4.2 試驗方法及抽樣35-36
• 3.4.3 試驗設(shè)備36
• 3.5 單樁豎向抗壓靜載試驗和低應(yīng)變檢測試驗36-39
• 3.5.1 最大加載36
• 3.5.2 試驗加載與分級36-37
• 3.5.3 沉降相對穩(wěn)定標準37
• 3.5.4 終止加載37
• 3.5.5 卸載與回彈觀測37-38
• 3.5.6 低應(yīng)變檢測38-39
• 第四章 工程試驗結(jié)果及分析39-52
• 4.1 工程靜載荷試驗結(jié)果39-48
• 4.1.1 三根未注漿PHC管樁檢測結(jié)果39-44
• 4.1.2 三根注漿PHC管樁檢測結(jié)果44-48
• 4.2 基樁低應(yīng)變法檢測結(jié)果48-50
• 4.3 本章小結(jié)50-52
• 第五章 有限差分軟件FLAC3D模擬分析52-76
• 5.1 軟件簡介及基本原理52-53
• 5.1.1 FLAC-3D軟件簡介52
• 5.1.2 數(shù)值軟件模擬基本原理52-53
• 5.2 本構(gòu)模型的類別及選取條件53-56
• 5.2.1 本構(gòu)模型的類別53
• 5.2.2 本構(gòu)模型的選取53-56
• 5.3 A項目未注漿PHC管樁數(shù)值模擬分析56-64
• 5.3.1 土體本構(gòu)模型的選取56
• 5.3.2 材料參數(shù)的選取56-57
• 5.3.3 計算模型的建立57-58
• 5.3.4 模擬過程58-64
• 5.4 B項目注漿PHC管樁數(shù)值模擬分析64-74
• 5.4.1 材料參數(shù)的選取64-65
• 5.4.2 計算模型的建立65-66
• 5.4.3 模擬過程66-74
• 5.5 數(shù)值模擬結(jié)果與靜載試驗對比分析74
• 5.6 本章小結(jié)74-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-79
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻79-82
• 致謝82-83
• 附錄A (攻讀碩士期間發(fā)表的論文)83

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本文編號：1041534