本文關(guān)鍵詞： 側(cè)嵌式管樁 承載力 副端承力 沉降 相互作用 有限元分析 室內(nèi)模型試驗　出處：《吉林大學》2013年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷進步及建筑結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)要求的提高促進了預應力混凝土管樁的廣泛應用。但在工程實踐中，為滿足管樁樁基更高的承載力及變形要求，通常需要增大單樁樁長和樁徑，導致混凝土用量加大、施工效率降低、經(jīng)濟成本增高。已有研究表明，當樁長或樁徑增大到一定程度后將不能有效提高單樁極限承載力。因此通過改進樁型及施工工藝以改善管樁樁 土工作性狀、提高單樁承載力成為預應力管樁發(fā)展的必然趨勢。 本文結(jié)合吉林省教育廳“十一五”科研項目——側(cè)嵌式管樁受力性能及樁土相互作用研究（吉教科合字2009第416號），在傳統(tǒng)閉口型預應力混凝土管樁的基礎(chǔ)上，采用一定工藝在其側(cè)壁相應位置嵌入一定數(shù)量的預制短肢，形成異型管樁形式—側(cè)嵌式管樁(CQPHC樁)，旨在通過側(cè)肢副端承力及增大側(cè)摩阻力來達到提高單樁承載力、降低綜合成本的目的。 本文開展了側(cè)嵌式管樁承載力與變形性能的室內(nèi)模型試驗研究，并根據(jù)樁身和樁周土相關(guān)物理性能參數(shù)，運用大型有限元軟件ANSYS分別進行豎向與水平荷載作用下側(cè)嵌式管樁的承載力、沉降變形及樁 土相互作用的數(shù)值分析，系統(tǒng)地模擬分析了不同樁身及樁周土參數(shù)對側(cè)嵌式管樁豎向及水平承載性狀的影響。同時，討論確定了不同土質(zhì)條件下側(cè)肢的合理層間距、位置和數(shù)量，綜合考察新樁型的經(jīng)濟性、施工可行性及側(cè)肢張壓設備的開發(fā)，并為其投入使用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。本文主要完成以下研究： 1、側(cè)嵌式管樁因側(cè)肢在豎向承載過程中發(fā)揮了一定的副端承作用，其豎向承載力較普通管樁顯著提高。樁頂沉降量隨側(cè)肢布置位置的下移、數(shù)量的增多及層間距的減小而減小。即樁身下部密布側(cè)肢更有助于提高側(cè)嵌式管樁豎向極限承載力，有效控制樁頂沉降；但側(cè)肢層間距過小也會導致層間土體擾動過大，側(cè)肢副端承力難以得到充分發(fā)揮，分析結(jié)果表明側(cè)肢層間凈距為1000mm時對提高單樁豎向承載力最為有利； 2、樁周土體參數(shù)對側(cè)嵌式管樁的承載與變形性能有顯著影響，樁頂沉降量隨樁周土體黏聚力、內(nèi)摩擦角、樁 土摩擦系數(shù)、彈性模量的增大而減小。特別地，側(cè)嵌式管樁豎向極限承載力并不隨樁 土摩擦系數(shù)增大無限增長，當樁 土摩擦系數(shù)大于0.4以后，增大樁 土摩擦系數(shù)對提高單樁豎向極限承載力效果不再明顯； 3、就側(cè)嵌式管樁水平承載性狀而言，各級荷載作用下加載位置以下的樁身水平位移均隨樁入土深度的增大而逐漸減小。當荷載持續(xù)增大，土體逐漸產(chǎn)生塑性變形，水平位移增長速率加快。在保障土質(zhì)條件及最小側(cè)肢層間距的前提下，側(cè)肢越靠近樁身上部、數(shù)量越多、間距越小，對樁水平極限承載力的提高、最大彎矩的降低作用越明顯。但側(cè)肢數(shù)量過多對樁頂及樁身水平位移影響均不再明顯，故在樁身上部密排3-5層側(cè)肢有助于側(cè)嵌式管樁水平極限承載力的提高，而且具有良好經(jīng)濟性； 4、樁周土體參數(shù)對側(cè)嵌式管樁樁頂水平位移亦有明顯影響，樁頂水平位移隨土體黏聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量的增大而逐漸減小，，其變化幅度也逐步減小。土體內(nèi)摩擦角的變化能夠有效改變樁身截面的最大彎矩，而土體彈性模量對側(cè)嵌式管樁樁身水平位移作用相對最為顯著； 5、根據(jù)相似理論進行側(cè)嵌式管樁與普通管樁豎向承載性狀的室內(nèi)模型試驗對比分析，模擬樁 土相互作用機理，對側(cè)嵌式管樁承載與變形性能開展定性研究。試驗分別對具有不同側(cè)肢層間距、數(shù)量的側(cè)嵌式管樁模型樁進行了豎向承載性狀的研究，得出的結(jié)論與有限元分析的變化趨勢基本一致。但由于模擬條件的限制，包括樁 土接觸界面性狀、模型樁樁身參數(shù)與土體物理性能參數(shù)等方面的模擬均與實際存在差異，導致試驗與理論分析結(jié)果存在一定差異。 本文提出的側(cè)嵌式管樁是一種新型預應力管樁，實現(xiàn)了樁身型式、承載機理、沉樁工藝的創(chuàng)新，文章系統(tǒng)地研究了側(cè)嵌式管樁單樁豎向及水平承載性狀的主要影響因素，為該樁的深入研究奠定了理論基礎(chǔ)，且提供了一定的技術(shù)與經(jīng)濟參考，如果能夠投入實際工程將實現(xiàn)良好的技術(shù)與經(jīng)濟效益。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TU473.1

【參考文獻】

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本文編號：1454661