预应力混凝土楔形管桩沉桩效应研究.pdf

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1、分类号密级预应力混凝土楔形管桩沉桩效应研究研究生姓名：熊猛指导教师姓名、职称：何杰教授学科专业：岩土工程研究方向：地基与基础工程湖南工业大学二〇一八年六月七日摘要基于对楔形桩和预应力混凝土管桩的分析和总结，课题组提出一种新的软土地基加固技术——预应力混凝土楔形管桩。本文采用室内模型试验与数值模拟相结合的方法系统研究预应力混凝土楔形管桩的沉桩效应。本文开展了下列工作：（1）通过静力沉桩室内模型试验，获得了等壁厚楔形管桩、不等壁厚楔形管桩和等截面管桩在静力沉桩过程中桩周表层土径向位移、竖向位移和沉桩贯入力随沉桩深度变化的规律。并通过对比分析三种桩型在沉

2、桩过程中的试验数据，得到楔形外壁和楔形内壁分别对沉桩贯入力和桩周表层土位移的影响规律。2D（2）基于PFC软件，通过数值试验研究颗粒细观参数和粘性土抗剪强度参数的相关性，以及颗粒细观参数变化对试样强度的影响规律。确定了参数标定过程中参数的标定顺序，以及细观颗粒参数在一定范围变化时，材料抗剪强度参数和试样强度的变化范围。2D（3）运用PFC模拟静力沉桩过程，得到的沉桩贯入力结果与室内模型试验结果基本一致，验证了模拟的可靠性。通过数值模拟得到了室内模型试验无法测得的桩周土孔隙率、桩周土压力和桩周深层土位移在沉桩过程中的变化规律。本文研究结果表明：1）预

3、应力混凝土楔形管桩的楔形外壁在一定程度上可以增加管桩的贯入力，而楔形内壁既能够提高管桩的贯入力，也能改变贯入力的变化规律；2）沉桩过程中，预应力混凝土楔形管桩的桩周土位移、桩周土孔隙率和桩周土压力的变化和影响范围都大于预应力混凝土管桩；3）颗粒接触模量和摩擦系数分别是影响材料粘聚力和内摩擦角的主要细观颗粒参数，在细观颗粒参数标定过程中，应该优先确定它们的数值。关键词：楔形管桩，沉桩效应，PFC，模型试验IAbstractBasedontheanalysisandsummaryofthetaperedpileandtheprestressedconc

4、retetaperedpipepile,anewsoftsoilfoundationreinforcementtechnology—theprestressedconcretewedgepipepileisputforwardbytheresearchgroup.Inthispaper,modeltestandnumericalsimulationareappliedtosystematicallystudythepilingeffectsofprestressedconcretepaperedpipepile.Themaincharacteris

5、ticscontributionofthedissertationisasfollows:（1）Throughthemodeltestofstaticpilingofequalthicknesstaperedpipepile,unequalwallthicknesstaberedpipepileanduniformpipepile,thelawsofvariationofradialdisplacementofsoilsurroundingpile,verticaldisplacementofsoilsurroundingpileandpiling

6、presurewithpilingdepthincreasinghadbeenobtained.Bycomparingandanalyzingtheexperimentaldataofpilingofthreepiles,theinfluenceofthetaperedouterwallandthetaperedinnerwallonthepilingpressureandthedisplacementonthesurfaceofsoilsurroundingthepileshadbeenobtained.2D（2）BasedonthePFC,Th

7、ecorrelationbetweenparticlemesoscopicparametersandshearstrengthparametersofcohesivesoilandtheeffectofchangesofparticlemesoscopicparametersonthestrengthofsamplesarestudied.Thecalibrationorderofparametersisdeterminedintheprocessofparametercalibration.Andwhenthemesoscopicparticle

8、parameterschangeinacertainrange,therangechangesofshearstrengt