岩溶区静压管桩竖向承载性能研究

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1、第一章绪论机理的分析，研究和比较了桩的动、静载试验荷载一沉降特性。结果表明，高应变计算的Q—S曲线和静载试验实测结果相比，在荷载较小时高应变计算的沉降较大，在荷载较大时高应变的结果较小。高应变试验模拟结果与静载结果的不同，与其测试分析中采用的数学模型有关。由于实际混凝土荷载变形的非线性，以及高应变动测中桩产生的位移特别是桩端位移较静载试验中的小，使得高应变计算的Q—S曲线在荷载较大时一般不可能有静载试验那样大的位移和明显的陡降段。在采用高应变动测模拟Q—S曲线时应考虑这些因素的影响。林本海(2004)

2、[10]分析了静压桩的沉桩机理，说明了压桩力和承载力之间的不同和相互关系，并通过对大量压桩试验资料的分析最终提出了压桩力和承载力之间的经验换算公式Q。=(1．25-14／入)P：。其中：Q。，P：。分别为静压桩单桩极限承载力与压桩终止压力；入为桩的长径比。从上述经验公式可以看到，长径比是影响压桩力和承载力之间关系的重要因素，不过该公式没有考虑到桩身范围的土层性质的影响。从上述的文献看来，由于试验研究是针对现场试验桩或实验室模型桩而进行的，所以能较好地反映静压桩在压入及承受桩项竖向荷载作用时的实际工作状

3、况和桩周(端)岩土的物理力学响应。因此，由试验研究得出来的结论通常都与实际较为接近，对工程应用具有指导作用。1．2．1．2理论方面理论研究是通过建立各种类型的理论模型去模拟静压桩在压入或承受桩顶荷载作用时桩侧阻、桩端阻和桩周(端)岩土的物理力学特性反映。Vesic(1972)[11]首先提出了圆孔扩张理论，经典的圆孔扩张理论是把土体假定为理想弹塑性体，材料服从Tresca或Mohr．Coulomb屈服准则，根据弹塑性理论，给出无限土体内具有初始半径的柱形孔或球形孔被均匀分布的内压力P所扩张的一般解。后

4、来经过Carter、Randolph等人的发展，现已成为研究沉桩对周围土层影响最为广泛的一种方法。罗惟德(1990)[12]根据桩在压入过程当中的实际桩土相互作用情况，．甩全深度剪切弹簧和变深度剪切弹簧去模拟桩土的相互作用，并建立一个基于弹性的桩顶压力和桩顶沉降的计算公式P=EAbhS(P，S分别为桩顶压力与桩顶沉降；E，A分别为桩身的弹性模量与截面积；b，h为与桩侧土性质、桩身尺寸相关的参数)，并通过该公式估算单桩的极限承载力。不过在其理论推导过程中并没有考虑到静广东工业人学_T学硕．1j学位论文压

5、桩挤土效应对参数的影响。王伟(2005)[13]基于饱和软土中静压桩单桩引起的三维超静孔隙水压力的消散和桩周土的固结，考虑桩土接触面的破坏形式，获得了估算考虑时间效应的单桩极限承载力增加值的解析解：AQ。。，=△盯：．LA+U2△Q。。。为间歇期t的承载力增量；△6吼为桩端土的竖向有效应力增量；Atr,o与△t吼分别为桩顶部、桩底部破坏面上的土抗剪强度增量；A，U分别为考虑接触面土壳效应的桩的断面面积、周长；L为桩的入土深度。理论研究成果的好坏取决于理论模型建立所基于的基本假设和基本理论能否J下确模拟

6、静压桩和桩周(端)岩土在桩身压入以及承受上部荷载作用时的实际受力状态。一般来说，所建立模型基本可分为弹性模型和弹塑性模型。弹性模型较为简单但较难很好地反映出实际状况，这是因为在承受较大的荷载或变形时，桩土都表现为明显的弹塑性；而弹塑性模型虽然较为拟合实际，但是参数多和计算繁复是其最大的不足，因此其工程应用受到限制。1．2．1．3数值分析方面-在有限元理论及有限元软件迅速发展的今天，数值分析计算越来越显示其优势。。Caputo和Viggiani(1984)[14]经探讨桩身周围荷载一位移关系的非线性后认

7、为：桩的非线性主要发生在桩土界面处，而桩一桩，桩一桩帽，桩帽一土单元之间的相互作用用线性单元模拟精度已经足够。Simons(．1985)[15]和Smith．(1986)[16]应用小变形有限元方法分析了开口钢管桩的打入过程。Chow(1986)[17]指出在群桩中单桩的桩一土界面处的土体应变很高时，会出现相对滑动，此非线性仅局限于桩身附近的一个较窄的区域，绝大部分桩周土承受的应变水平是相对较低的，基本上保持着弹性。Liyanapthirana(2000)[18]应用大变形有限元方法对开口钢管桩在砂土

8、中打入过程的模拟，该研究结果主要集中在桩端土塞的应力应变特性。张明义(2004)[19]对有限单元法在桩的应用方面做了总结：桩体贯入的有限元分析有大变形模型和小变形模型两种方式。小变形为最早研究的方法，小变6第一章绪论形并非完全J下确，因为在静力贯入中，在桩侧产生很大的侧向应力。为了弥补这～缺陷，沉桩过程宜采用能够处理几何非线性和材料非线性的大变形分析方法，在桩土界面处理上，应采用滑动面算法。与理论研究相似，数值分析的结果能否让人满意取决于分析的前提假设