钢护筒参与工作的变截面桩承载机理研究

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1、东南大学硕士学位论文钢护筒参与工作的变截面桩承载机理研究姓名：班笑申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：穆保岗20090101摘要钢护筒参与工作的变截面桩承载机理研究近年来，随着国内大型桥梁、高耸建筑物和地铁车站建设的发展，套有钢护筒的变截面桩的应用越来越广泛。常规设计中，钢护筒一般是不考虑参与受力的，只起到变桩径和保护桩身的作用。随着大跨径桥梁的兴起，设计过程中考虑的工况也随之复杂。各种控制工况(如船撞和地震力)的安全度也被相应提高。这样，设计过程中，钢护筒参与桩身受力的构造处理和计算方法就被提到日程上来。本文结合室内模型试验，对钢护筒参与工作的变截面桩承载机

2、理进行了研究，主要内容如下：通过设计室内模型试验，证明套有钢护筒的混凝土构件具有良好的水平承载性能。同等条件下，套有钢护筒的混凝土构件的水平承载力是没有钢护筒混凝士构件水平承载力的两倍。泥皮的存在使钢护筒和混凝土之间发生滑移，钢护筒和混凝土之间不能共同作用。在参考钢管桩理论公式计算钢护筒桩的水平承载力时，从实际工程安全角度出发，本文建议考虑0．5的折减系数。运用有限元程序，建立了两组桩基模型。第一组模型模拟室内试验，分析了不同泥皮厚度、泥皮模量以及钢护筒长度变化对桩项水平位移的影响；第二组模型以苏通火桥工程实例为背景，模拟变截面桥桩对桩侧土位移场的影响。结果表明泥皮

3、的厚薄对构件的水平承载力有很大影响，厚泥皮使桩承载力严重降低；随着泥皮弹性模量的减小，桩的P．A曲线拐点明显提前，水平承载力降低；钢护筒内的泥皮使桩端附近土层的水平向和竖直向位移值加大。以苏通大桥的桥桩基础为工程实例，采用NL法比较了考虑钢护筒效应和忽略钢护筒效应这两种工况下桩基变形、内力参数之差异。结果表明钢护筒对构件的水平向约束十分明显：在相同荷载条件下，不考虑钢护筒效应构件的桩顶水平位移是考虑钢护筒效应的桩顶位移的两倍，表明考虑钢护筒效应的重要性。实际工程设计中，结构水平向位移足重要的控制参数，所以十分有必要考虑钢护筒作用。本文研究内容隶属于国家科技支撑计划项

4、目课题，课题名称为：千米级斜拉桥技术标准和关键结构及特性研究，课题编号为2006BAG04BOl。关键词：大直径钻孔灌注桩；钢护筒；变截面桩；ANSYS有限元分析软件；NL非线性计算方法东南大学硕士学位论文ResearchontheBearingCapabilityMechanismofNon．uniformPilewithSteel而beABSTRACTNowadays，withthedevelopmentoflarge-scalebridges，toweringbuildingsandsubwaystations，thenon-uniformpilewithst

5、eeltubeiswidelyapplied．Previously,thefunctionofsteeltubeisusuallyconsideredtochangethediameterandprotectthepileinsteadofthebearingcapability．However，withtheemergeandapplicationoflargearchbridge．theoperationconditiouswiththedesigningworkisbecomingmuchmorecomplicate．Therefore．thesafetyco

6、e伍cientofmanycontrolfactorshouldbeimproved．Wi也theseconsiderations．thebearingcapabilityofsteeltubeshouldbeconsideredinthedesignofpileconstruction．Inthisstudy,thebearingcapabilitymechanismofnon-uniformpilewithsteeltubewasinvestigatedinalaboratoryprototype．Firstly,alaboratoryscalepilewims

7、teeltubewasdesignedandexperimentswereperformed。11圮resultsverifiedthattheconcretepiledisplayedhighperformanceofhorizontalbearingcapability．Underthe戤inleoperationcondition，thehorizontalcapabilityofpilewithsteeltubewaftnearlytwotimethatofpilewithoutsteeltube．11圮effectofmudcakecausedthes