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预应力混凝土管桩及其沉桩挤土效应研究

作　者: 彭宏
导　师: 郑俊杰
学　校: 华中科技大学
专　业: 岩土工程
关键词: 预应力混凝土管桩挤土效应柱形孔扩张应变软化球形孔扩张压桩力承载力时效
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 382次
引　用: 8次
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内容摘要

预应力混凝土管桩是近年来出现的一种新的预制桩型。由于该桩型具有工艺简单、质量可靠、造价较低、检测方便等优点,因此在工程中得到了广泛的应用。尽管如此,预应力混凝土管桩的沉桩挤土效应仍有待深入研究,设计计算理论也需要进一步完善,因而对预应力混凝土管桩进行研究具有重要的理论及实际意义。首先,本文回顾了预应力混凝土管桩的发展历史,介绍了目前该桩型的设计计算方法和施工检测工艺,主要探讨了一些工程实践中经常出现的问题,并给出了作者的一些看法。其次,利用圆孔扩张理论对沉桩挤土效应进行了研究。介绍了Vesic关于圆孔扩张问题的解答,其中包括柱形孔扩张问题和球形孔扩张问题,并应用柱形孔扩张理论分析了饱和软土中的沉桩挤土效应问题;在常规三轴试验成果的基础上,采用三折线模型模拟具有应变软化性质的岩土材料的应力应变关系曲线,分析了在应变软化土体中沉桩时桩周土的位移场、应力场和应变场的变化,得到了解析解答;分析了静压桩的沉桩机理,并利用球形孔扩张理论,视桩端处的挤土为半个球形孔的扩张,分析了桩端处土的位移场、应力场和应变场的变化,并根据最终扩张压力计算出沉桩时的桩端阻力,可作为压桩力的估算。最后,介绍了静压桩承载力的时效性研究。从机理上分析了承载力随时间增长的机理,通过试验分析得到了承载力随时间的变化曲线,说明了承载力随时间变化的趋势,并给出了估算任意时刻桩的承载力的经验公式。本文的研究进一步揭示了预应力混凝土管桩的作用机理,完善了其设计计算的理论,具有重要的理论及工程实际意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 预应力混凝土管桩的概述  8-10
  1.2 沉桩挤土效应研究的发展及现状  10-14
  1.3 本文的研究工作  14-16
2 预应力混凝土管桩技术及其应用  16-28
  2.1 预应力混凝土管桩的品种、规格及型号  16-18
  2.2 预应力混凝土管桩的特点及其场地适用条件  18-19
  2.3 预应力混凝土管桩单桩竖向承载力的确定  19-22
  2.4 预应力混凝土管桩的施工  22-26
  2.5 预应力混凝土管桩的质量检测  26-28
3 静压桩沉桩挤土效应研究  28-40
  3.1 沉桩挤土效应研究的内容及其意义  28-29
  3.2 柱形孔扩张理论  29-36
  3.3 饱和软粘土中柱形孔扩张的解答  36-38
  3.4 沉桩过程中桩周土中超孔隙水压力的估算  38-40
4 应变软化土体中柱形孔扩张的解答  40-50
  4.1 引言  40-41
  4.2 应力应变关系曲线的简化  41-43
  4.3 线性应变软化土体中柱形孔扩张问题求解的基本方程  43-44
  4.4 线性应变软化土体中柱形孔扩张问题的求解  44-48
  4.5 算例分析  48-50
5 静压桩压桩力的分析研究  50-58
  5.1 引言  50
  5.2 静压桩沉桩机理的分析  50-51
  5.3 球形孔扩张理论  51-53
  5.4 一种求解土体平均塑性体积应变的方法  53-55
  5.5 算例分析  55-58
6 静压桩竖向承载力时效性的研究  58-66
  6.1 静压桩承载力的时效性  58-59
  6.2 静压桩承载力时效机理的分析  59
  6.3 静压桩承载力随时间增长的估算  59-65
  6.4 本章小结  65-66
7 结论与建议  66-68
  7.1 本文结论  66-67
  7.2 进一步研究的建议  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  73

预应力混凝土管桩及其沉桩挤土效应研究

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