基于预应力混凝土管桩成套技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文预应力混凝土管桩成套技术研究姓名：聂重军申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：郑俊杰20040427摘要预应力混凝土管桩是近十余年来应用较多的一种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相当广泛的应用尽管如此预应力混凝土管桩的沉桩挤土效应及土塞效应仍有待深入研究设计计算理论及施工技术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论述了现有沉桩挤土效应试验研究和理论研究成果介绍了研究沉桩挤土效应的几种常用的方法重点介绍了柱形孔扩张理论并讨论了这几种方法各自的优缺点同时着重讨

2、论了预应力混凝土管桩的土塞效应并建立了基于土塞效应的柱形孔扩张模型将沉桩过程中桩排开的土体体积视为柱形孔扩张时桩侧土体体积变化量与土塞体积之和得到了桩周土体的应力场应变场位移场和最终扩张压力的解析解答其次利用ANSYS对桩基承载力进行了数值模拟计算中选取桩周土体为分析对象建立合理的模型并对其划分网格最后施加位移约束并对其进行求解在定义材料的属性时考虑其非线性采用Drucker-Prager模型通过后处理绘出变形应力的彩色云图得出桩周土体X和Y方向变形和应力变化规律其次对不同的桩径桩长以及土体分别进行了模拟绘出了这三种情况下桩的Q~s曲线得出影响桩基承载力的规律性结

3、论最后讨论了目前预应力混凝土管桩设计中存在的问题及其原因并介绍了预应力混凝土管桩设计方法施工及检测技术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关键词预应力混凝土管桩挤土效应柱形孔扩张土塞效应数值分析IAbstractPrestressedconcretepipepilewhichiswidelyusedintherecentdecadeisatypeofprecastconcretepile.Thistypeofpilehasmanyadvantages,suchassimpletechnique,bett

4、erquality,lowcostandconvenientdetection,soithasbeenwidelyusedingeotechnicalengineering.Thoughwiththeabovemerits,itssqueezingeffectandsoilpluggingeffectofpiledrivingstillneedtobefurtherresearched,anditsdesigntheoryandconstructiontechniqueneedtobefurtherperfected.Sothestudyonprestressed

5、concretepipepileisofgreattheoreticalandpracticalsignificance.Firstly,theresultsofbothexperimentalandtheoreticalinvestigationofthesqueezingeffectareintroduced.Moreoverseveralmethodscommonlyusedinanalyzingsqueezingeffectarediscussed.Especially,thecylindricalcavityexpansiontheoryisintrod

6、ucedindetail,andtheadvantagesanddisadvantagesofthesemethodsarepresented.Thenthesoilpluggingeffectofprestressedconcretepipepilearediscussed.Basedonthesoilpluggingeffect,thecylindricalexpansionmodelisestablished.Basedontheassumptionthatthevolumeofsoilsqueezedoutduringthepiledrivingisequ

7、altothedeformationvolumeofsoilaroundpileandthevolumeofsoilplug,theanalyticalsolutionsofstressfield,strainfield,displacementfieldandthefinalexpansivepressureareobtained.Secondly,thebearingcapacityofpileisnumericallysimulatedbyANSYS.Theappropriatemodelofsoilaroundthepileisestablishedtoa

8、nalyz