扩底PHC管桩承载特性的试验研究及理论分析34
《水平荷载下PHC管桩三桩承载特性的数值模拟分析》
《水平荷载下PHC管桩三桩承载特性的数值模拟分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断进步，PHC（预应力高强度混凝土）管桩因其高承载力、耐久性好等优点，在各类工程项目中得到了广泛应用。
在水平荷载作用下，三桩基础系统的承载特性研究对于保障建筑结构的安全性和稳定性具有重要意义。
本文采用数值模拟分析方法，对水平荷载下PHC管桩三桩承载特性进行深入研究，以期为实际工程提供理论依据和指导。
二、模型建立与参数设置1. 模型建立：为准确模拟水平荷载下PHC管桩三桩的承载特性，本文采用有限元分析软件建立三维模型。
模型中包括三个PHC管桩，以及相应的土体和荷载条件。
2. 材料参数：根据实际工程情况，设定PHC管桩和土体的材料参数，如弹性模量、泊松比、密度等。
同时，考虑土体的非线性特性和水平荷载的动态变化。
3. 边界条件：设定模型的边界条件，包括地基边界和荷载边界。
地基边界采用固定约束，荷载边界则根据实际工程情况进行设置。
三、数值模拟与分析1. 模拟过程：在有限元分析软件中，对模型进行水平荷载作用下的数值模拟。
通过逐步增加荷载，观察三桩系统的位移、应变和内力变化。
2. 承载特性分析：根据模拟结果，分析三桩系统在水平荷载作用下的承载特性。
包括桩身位移、土体位移、内力分布等。
重点关注桩身在水平荷载作用下的受力状态和变形情况，以及土体与桩身的相互作用。
3. 结果对比：将数值模拟结果与实际工程数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。
同时，对不同参数（如桩长、桩径、土体参数等）进行敏感性分析，探讨其对三桩系统承载特性的影响。
四、结果与讨论1. 水平荷载下三桩系统的位移特性：在水平荷载作用下，三桩系统产生一定的位移。
通过数值模拟分析，可以观察到桩身位移的分布规律和变化趋势。
同时，可以分析不同参数对位移特性的影响。
2. 土体与桩身的相互作用：在水平荷载作用下，土体与桩身之间存在相互作用。
通过数值模拟分析，可以观察到土体的变形和应力分布情况，以及土体对桩身的影响。
《水平荷载下PHC管桩三桩承载特性的数值模拟分析》范文
《水平荷载下PHC管桩三桩承载特性的数值模拟分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断进步，管桩基础已成为许多大型工程的重要支撑结构。
其中，PHC（预应力高强度混凝土）管桩因其良好的承载性能和耐久性被广泛应用于各类建筑工程中。
然而，在复杂的水平荷载环境下，PHC管桩的承载特性往往成为决定整个结构稳定性的关键因素。
因此，本文通过数值模拟的方法，对水平荷载下PHC管桩三桩承载特性进行分析，旨在为工程实践提供理论支持。
二、PHC管桩的基本特性和应用PHC管桩作为一种常用的基础结构形式，具有高强度、耐久性好、施工方便等优点。
其制作过程中，通过预应力技术提高了桩身的抗裂性能和承载能力。
在各类建筑工程中，PHC管桩被广泛应用于地基处理、桥梁建设、港口码头等工程领域。
三、数值模拟方法及模型建立1. 数值模拟方法：本文采用有限元分析方法，通过建立三维模型，对水平荷载下PHC管桩三桩承载特性进行数值模拟分析。
2. 模型建立：根据实际工程情况，建立三桩基础的有限元模型。
模型中考虑了土体的非线性、桩土相互作用等因素。
同时，对不同水平荷载作用下的桩土响应进行了详细分析。
四、水平荷载下PHC管桩三桩承载特性分析1. 水平荷载作用下的桩身位移：在水平荷载作用下，三桩基础中的桩身位移呈现出一定的规律性。
通过数值模拟分析，可以观察到桩身位移随荷载增大的变化趋势，以及不同桩之间的相互影响。
2. 桩土相互作用：水平荷载作用下，桩土之间的相互作用对桩的承载性能具有重要影响。
通过数值模拟分析，可以揭示桩土相互作用的形成机制及影响因素，为优化设计提供依据。
3. 荷载分布规律：在三桩基础中，各桩所承受的荷载存在一定的差异。
通过数值模拟分析，可以了解各桩的荷载分布规律，为合理布置桩位提供参考。
五、结果与讨论1. 结果分析：通过数值模拟分析，可以得到水平荷载下PHC 管桩三桩基础的位移、应力、荷载分布等数据。
这些数据可以用于评估结构的稳定性和承载能力，为工程实践提供依据。
扩底PHC管桩的设计探讨
3科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON 2008N O .01SC I ENC E &TEC HN OLO GY I NFO RM ATI O N 工业技术1预应力混凝土管桩的特点预应力混凝土管桩,在近几年已被广泛应用,体现出其明显的优点:①预应力管桩工厂工业化制造,质量有保障;②桩身强度大,单桩承载力高;③设计选用范围广,适用于多层、高层民用建筑、工业厂房等建筑;④穿透能力强,成桩质量好;⑤机械化施工速度快,每天在软土中可完成长约40m 的桩12根左右。
预应力混凝土管桩作为摩擦桩在桩顶受竖向荷载后,桩身压缩而向下位移,桩侧表面受到土的向上摩阻力,桩身荷载通过发挥出来的侧阻力传递到桩周土层中去,从而使桩身荷载与桩身压缩变形随深度递减。
随着荷载的增加,桩端出现竖向位移和桩端反力。
桩端位移加大了桩身各截面的位移,并促使桩侧阻力的进一步发挥。
通常,靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发挥,而侧阻力先于端阻力发挥出来。
计算这类桩的单桩承载力时,既要考虑桩身侧面与土之间的摩阻力,同时也应考虑桩端下土的支承作用。
因此适当地增加桩的底面积,就能显著地提高桩的端阻力,从而提高单桩承载力。
2工程项目应用浙江绍兴某商业楼项目,根据工程勘察报告提供的建议以及当地的习惯做法都用预应力混凝土管桩。
由于桩基持力层条件较好且持力层的埋深较浅,尝试用用扩底PHC 管桩。
拟建场地处于宁绍平原西部,地基土主要为滨海相沉积地层,下部有冲积相沉积物,底部为风化基岩(凝灰岩)。
场地土类型属软弱场地土,场地类别为Ⅲ类。
地下水对砼无腐蚀性。
根据钻孔揭露及静力触探曲线显示,地基土各土层岩性特征描述如下:第①1层填土层顶标高4.89m 第①2层粉质粘土层顶标高3.08m 第②1层淤泥质粉质粘土层顶标高2.19m 可塑高压缩性土第②2层粉质粘土层顶标高1.47m 可塑中压缩性土第③1层淤泥质粘土层顶标高-0.68m 饱和流塑高压缩性土第③2层淤泥质粉质粘土层顶标高-11.37m 饱和流塑高压缩性土(B 1块缺失)第④1层粉质粘土层顶标高-14.08m 饱和流塑高压缩性土第④3层粘土层顶标高-19.89m 流软塑中压缩性土第⑥1层粘土层顶标高-21.61m 可塑中压缩性土第⑥2层粘土层顶标高-26.04m 可塑中压缩性土第⑥3层粉质粘土层顶标高-30.48m 可塑中压缩性土第⑦层土粘土层顶标高-32.13m 可塑中压缩性土第⑧层土粉质粘土层顶标高-41.68m 可塑中压缩性土2.1桩端持力层的选择该项目主要以2~6层的商业办公楼为主,柱下最大轴力设计值约4300KN ,由于③层淤泥质土厚度较大,是易触变、力学性质差的高压缩性土,易引起建筑物的过量及不均匀沉降,故不采用天然地基浅基础。
《水平荷载下PHC管桩三桩承载特性的数值模拟分析》范文
《水平荷载下PHC管桩三桩承载特性的数值模拟分析》篇一一、引言随着建筑技术的不断进步，管桩作为现代建筑基础工程中的主要构件，其承载特性的研究变得尤为重要。
PHC管桩作为一种高强度、高耐久性的预制混凝土管桩，被广泛应用于各类建筑工程中。
特别是在承受水平荷载的情况下，三桩承载体系因其独特的结构形式和承载能力，成为了研究的热点。
本文通过数值模拟分析的方法，对水平荷载下PHC管桩三桩承载特性进行研究，以期为实际工程提供理论依据和指导。
二、模型建立与参数设置1. 模型建立本文采用有限元分析软件对PHC管桩三桩承载体系进行建模。
模型中包括三根管桩、土层及水平荷载作用等要素。
为保证模型的准确性，对管桩和土层的几何尺寸、材料属性等进行详细设定。
2. 参数设置在模拟过程中，需要设置土层的物理参数（如弹性模量、泊松比、内摩擦角等）、管桩的几何尺寸和材料属性（如弹性模量、截面尺寸等）以及水平荷载的大小和作用方式等。
这些参数的设置将直接影响模拟结果的准确性。
三、数值模拟与分析1. 模拟过程在模拟过程中，首先建立土层模型，然后放置三根PHC管桩。
接着，在管桩上施加水平荷载，观察管桩的位移、应变及内力等变化情况。
通过改变水平荷载的大小和作用方式，分析管桩的承载特性。
2. 结果分析（1）位移分析：在水平荷载作用下，三根管桩产生不同程度的位移。
通过对位移数据的分析，可以了解管桩的变形特性及相互影响。
（2）应变分析：通过对应变数据的分析，可以了解管桩在不同荷载作用下的应力分布及变化规律，从而评估管桩的承载能力和安全性。
（3）内力分析：内力是评价管桩承载特性的重要指标。
通过对内力数据的分析，可以了解管桩在水平荷载作用下的受力状态及内力传递规律。
四、结果与讨论1. 承载特性分析通过数值模拟分析，可以得出三根PHC管桩在水平荷载作用下的承载特性。
在一定的荷载范围内，三桩体系能够有效地分散和传递荷载，提高整体的承载能力。
然而，当荷载超过一定限度时，管桩的位移、应变及内力等将发生明显变化，需注意防止结构失效。
PHC管桩的承载特性模拟分析
４ ． ５ ０ ｌ ３ ５ ５ ． Ｏ １ ． ６ ７ １ ９ Ｏ ． Ｏ １ ８ １ ８ ９ ． １ Ｏ ． ２ ５ ６ ． ０ ６ ３ ． ６ ４ ２ ７ ． ６ ２ ． ８ １ ８ Ｏ ＿ ３ １ ５ ． ０ ６ ． ９ ２ ２ １ ６ ． Ｏ ３ １ ４
地质条件 ，本文对Ｐ Ｈ Ｃ 管桩静载荷作用下单桩承载特性进
行 了Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３ Ｄ 的数值 分析 ，得 出 了其荷 载一 沉 降 关系 、桩侧
阻力和端阻力的分布情况以及地基和桩土界面的破坏形式
等 承 载特 性 ，并 在 此基础 上 概 述 了其施 工 过程 中 的质 量控
制 要 点。
表１ 各土层物理力学参数及土层深度
层序 地层及材料 Ｄ ｉ Ｅ ／ ＭＰ （ ｋ ｇ ， ｍ ） ａ １ ２ 淤泥土 粉细砂 １ ８ ０ ０ １ ９ ０ ０ 深度／ Ｋ ／ ＭＰ ａ Ｇ ／ ＭＰ ａ Ｆ ｝ 。 Ｃ Ｐ ａ ｍ
低 的土层 或 岩 土层 上 ， 以满足 建筑 物 对承 载 力和 沉 降 的要
１ ５ ０ ０ ｋ Ｎ。
依据 工 程地质 勘察 资 料 ，拟建场 地在 ４ ５ ＿ ３ ｍ的深度 范 围 内的地 基 土 ，主要 由淤泥 质土 、粉砂 、粉 细 砂 、粉质 黏 土和 含砾 粉 细砂 组成 ，拟 建场 区属 于软 弱 土和 中软 土 ，场 地 类别 为 ｌ Ｕ 类 。游泳 馆 单体 工程 地 质 条件极 其 复 杂 ，场地 内淤泥质 土层 分布 厚 度 为８ ． ５ ￣ １ ８ ． ２ ｍ，设计 持 力 层 （ 含砾 粉砂层 ） 层 顶 高 差最 大 达７ ． １ ９ ｍ。 工 程地 质 剖 面 如 图 １ 所
１ 工程 概 况
安庆体育 中心工程由体育场、体育学校、健身馆和游
PHC管桩单桩承载特性研究
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｏ ｎ ｌ ｏ ａ ｄ ＿ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ＰＨＣ ｐ ｉ ｐｅ ｐｉ ｌ ｅ
ＺＨＡＮＧ Ｄｅ － ｗａ ｎ ， Ｗ ＡＮ Ｇ Ｘｉ ａ ｏ － ｃ ｈ ｅ ｎ ， ＦＡＮＧ Ｘｉ ａ ｎ ｇ
ｔ ｅ ｒ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ，ａ ｉ ｍｅ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｄ ｅ ｅ ｐ ｂ ｕ ｒ ｉ ｅ ｄ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｕ ｍ
《不同轴力作用下PHC管桩-承台连接劲性节点抗弯承载性能数值分析》范文
《不同轴力作用下PHC管桩-承台连接劲性节点抗弯承载性能数值分析》篇一一、引言随着建筑技术的不断进步，PHC（预应力高强度混凝土）管桩因其优异的力学性能和良好的经济性，在各类工程项目中得到了广泛应用。
PHC管桩与承台之间的连接劲性节点是整个结构中的重要组成部分，其抗弯承载性能直接关系到整体结构的稳定性和安全性。
本文旨在通过数值分析方法，研究不同轴力作用下PHC管桩-承台连接劲性节点的抗弯承载性能。
二、研究背景及意义在建筑工程中，PHC管桩因其良好的承载能力和较低的造价，被广泛应用于各类基础工程中。
而其与承台之间的连接劲性节点，是传递荷载、保证结构整体稳定性的关键部位。
因此，对PHC管桩-承台连接劲性节点的抗弯承载性能进行研究，对于提高工程结构的安全性、优化设计具有重要的理论意义和实际应用价值。
三、数值分析方法及模型建立1. 数值分析方法本文采用有限元分析方法，通过建立精确的数值模型，对不同轴力作用下的PHC管桩-承台连接劲性节点进行数值模拟分析。
2. 模型建立（1）PHC管桩模型：根据实际工程中的管桩尺寸和材料性能，建立PHC管桩的数值模型。
（2）承台模型：根据承台的几何尺寸和材料性能，建立承台的数值模型。
（3）连接劲性节点模型：根据实际工程中的连接方式和构造特点，建立PHC管桩-承台连接劲性节点的数值模型。
四、不同轴力作用下的抗弯承载性能分析1. 轴力对抗弯承载性能的影响在不同轴力作用下，对PHC管桩-承台连接劲性节点的抗弯承载性能进行分析。
结果表明，随着轴力的增大，节点的抗弯承载能力逐渐提高，但增长速率逐渐减缓。
2. 劲性节点的应力分布特点在轴力作用下，劲性节点出现明显的应力集中现象。
通过数值分析，可以清晰地看到应力在节点各部位的分布情况，为优化设计提供依据。
3. 参数分析通过改变劲性节点的构造参数（如连接方式、尺寸等），分析其对抗弯承载性能的影响。
结果表明，合理的构造参数可以提高节点的抗弯承载能力。
高填土桥头下PHC管桩承载性状研究的开题报告
高填土桥头下PHC管桩承载性状研究的开题报告一、研究背景和意义随着城市化进程的不断加快，越来越多的高填土路基和桥梁工程需要建设。
而土工材料的质量和土体结构的稳定性将直接影响整个工程的安全性和可靠性。
目前国内外在高填土桥头下PHC管桩承载性状研究方面还较为缺乏系统、完整、统一的研究方法，并且现有研究大多基于局部试验或单因素分析，往往难以反映整体的受力特性，因此有必要对其承载性状进行深入研究。
二、研究目的和内容本研究旨在通过大量的实地试验和理论计算，深入研究高填土桥头下PHC管桩的承载性状，包括其受力机理、荷载响应特征以及在不同工程条件下的承载能力和变形特性等。
同时，还将探索适合于该类型桥梁工程的优化设计方法和施工技术，提高工程的安全性和可靠性。
具体研究内容包括：1.高填土桥头下PHC管桩的受力机理和荷载响应特征研究；2.不同工程条件下高填土桥头下PHC管桩的承载能力和变形特性研究；3.高填土桥头下PHC管桩的优化设计方法和施工技术探索。
三、研究方法和技术路线本研究将有理、科学地采用多种研究方法和技术手段，包括：1.采用大量的现场试验，包括静载试验、动态荷载试验等，获取高填土桥头下PHC管桩的承载性状；2.对试验数据进行统计分析和数学模型拟合，得出高填土桥头下PHC管桩的承载特性曲线和变形特性曲线；3.应用有限元方法和理论计算，对高填土桥头下PHC管桩的承载性状进行模拟分析，并与试验结果进行比较验证；4.通过文献调查和案例分析，总结出优化设计方法和施工技术；5.基于以上分析结果，提出高填土桥头下PHC管桩工程的设计建议和技术推荐。
四、预期成果和创新点本研究的预期成果和创新点包括：1.深入研究高填土桥头下PHC管桩的承载性状，揭示其受力机理和荷载响应特征；2.建立高填土桥头下PHC管桩的承载特性曲线和变形特性曲线，为实际工程提供参考；3.通过多种手段，优化设计方法和施工技术，提高工程的安全性和可靠性；4.推广高填土桥头下PHC管桩的应用，为该领域的研究提供新的方向和思路。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
四川建筑科学研究Sichuan Building Science 第33卷 第3期2007年6月收稿日期:2005212206作者简介:王瑞芳(1972-),女,湖北鄂州人,硕士,讲师,主要从事岩土方面的教学与研究。
E -ma il:wangruifang@21cn .com扩底PHC 管桩承载特性的试验研究及理论分析王瑞芳1,贾 燎2,李 枨2(1.武汉科技大学城建学院土木系,湖北武汉 430070;2.武汉金石建筑技术有限公司,湖北武汉 430071)摘 要:从工程试验和有限元分析来研究扩底PHC 管桩的荷载传递机理及变形性能,通过扩底管桩和一般管桩的试验及理论分析结果的比较,得出在相同条件下扩底桩可提高承载力、减小沉降的特点,这些结果对扩底PHC 管桩的工程实践具有指导意义。
关键词:扩底PHC 管桩;静载荷试验;有限元;承载特性中图分类号:T U473113 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2007)03-0108-04Experi m ent study and theoreti cal analysis on capacity behavi or mechan is m of enl arged ti p PHC pileWANG Ruifang 1,J I A L iao 2,L I Cheng2(1.Depart m ent of Civil Engineering of U rban Constructi on,W uhan University of Science and Technol ogy,W uhan 430070,China;2.J inshi A rchetical Engineering Co .L td .,W uhan 430071,China )Abstract:Load 2transfter mechanis m and settle ment behavi our is studied fr om experi m ent study and theoretical analysis on enlarged ti p PHC p ile,according t o the comparis on of enlarged ti p PHC p ile and PHC p ile,the conclusi on about the capacity behavi our of enlarged ti p PHC p ile is higher than PHC p ile,and settle ment is l ower than PHC p ile,these results have guidance meaning for enlarged ti p PHC p ile engineering p ractice .Key words:enlarged ti p PHC p ile;static l oading test;FE M;capacity behavi or mechanis m0 引 言桩基技术在现代高层建筑和保证软土地基承受较大荷载方面广泛应用,静压式预应力高强空心薄壁管桩(PHC 桩)是在预制桩和灌注桩的基础上发展起来的,扩底桩是在PHC 桩基础上拟开发的一种新型桩,通过在桩径较大的一端焊接端头板,当其向下压至离地面近1m 时,再在桩径较小的桩端焊接端头板,用焊接的方式将两部分端头板连接,从而在较小桩径下面形成了扩大的桩径,如图1,2所示。
通过增大有效支承面积从而提高桩端承载力,使扩底桩成为以桩端支承为主、桩侧阻力为辅的桩型,可大大提高承载力、减小沉降,在相同条件下可减小桩长,大大降低工程造价。
由于扩底PHC 管桩有以上优点,以下从工程试验及理论分析来研究扩底PHC 管桩的受荷特性,为研制、开发出承载力高、质量可靠、造价较低的新型桩型提供一定的理论与试验基础。
1 现场试验1.1 试验概况拟建建筑物为华中农业大学经济适用房,拟建场地土层见表1,各试桩有关参数见表2。
1.2 试验装置采用慢速维持荷载法逐级加载,加载装置采用油压千斤顶(400t 以上),千斤顶的合力通过试桩中801表1 试验场地土层的物理力学性质指标Table 1 Physi ca l and m echan i ca l i n dexes of so il l ayers地层编号及岩土名称层顶埋深/m 层厚/m状态湿度内摩擦角</°粘聚力c f ak /kPa E s 1-2/MPa(1-1)杂填土自然地面1.5～4.3松散稍湿(1-2)淤泥质粘土 1.5 1.3～1.9流塑饱和602.0(2)粉质粘土 2.8～3.5 1.0～1.3软塑～可塑稍湿2716135 5.0(3-1)粉质粘土 2.2～4.50.8～2.1可塑稍湿22261807.5(3-2)粘土 2.2～6.1揭露最大层厚12.2硬塑稍湿178536014(4)残积土7.2～10揭露最大层厚7.8硬塑～坚塑稍湿2286280E 0=24(5)强风化泥质粉砂岩10～13.5揭露最大层厚5.5坚硬稍湿～干400E 0=44表2 试桩参数Table 2 Param eter of p iles试桩编号桩长/m 桩外径/m 试验最大荷载/kN 最终沉降/mm 残余沉降/mm 试桩110.5<400(9.2)+<500(1)31001710试桩210.2<400(9.7)+<500(0.5)275038试桩310.2<400(10.2)150030.0227.13心。
反力装置利用桩机,沉降测量采用百分表(量程50mm ,精度0101mm ),在两个方向对称安置4个百分表,百分表固定于基准梁上,基准梁具有一定的刚度。
基准桩中心与试桩中心的距离不小于2m ,基准桩中心与压桩机支墩边的距离不小于2m ,见图3;压桩过程见图4。
2 试验结果分析2.1 压桩力与入土深度的变化规律压桩力的大小可反应不同的试桩在进尺相同时桩承载力的大小,试验结果见图5。
一般而言,当土质相同时,压桩力越大,桩身承载力越大。
在施工时,每压入015m ,记录一次压桩力,压桩力与入土深度的变化规律见图5。
从图5可看出,桩进入杂填土和淤泥质土时,3种试桩的压桩力几乎相同,为23017k N;桩进尺为215～6m 时,从上图可看出扩大头长度为1m 、直径为500mm 的桩顶压桩力最大,扩大头长度为0.5m 、直径为500mm 的桩顶压桩力次之,桩身直径为400的压桩力最小。
在进尺为615～1012m 处,呈现出不同规律的变化,即试桩2的压桩力有时大于试桩1,这与试桩1,2所处的实际土质有关,但试桩3的压桩力最小,这说明压桩过程与地质报告所反映的土层软硬情况基本一致。
图5 桩进尺与压桩力的关系曲线F i g .5 Curves d i m en si on of p iles and force p ile en teri n to so il2.2 受力机理分析Q —s 曲线如图6所示。
静载荷试验是桩身材料或桩周土破坏机理和破坏模式的宏观反映。
受工程桩条件限制,本次试验的试桩1和试桩2未能进行到桩端土体极限状态。
从图6可看出,试桩1和试桩2的Q —s 曲线相似,呈缓变形,当加载到3100kN 和2750kN 时,未出现明显的向下转折段,也未出现第2拐点,没有达到极限状态;其中试桩1加载到3100kN 时桩顶沉降为17mm ,卸载后残余沉降为10mm;试桩2加载到2750k N 时,桩顶沉降为37.8mm ,卸载后桩顶沉降为27113mm;试桩3的Q —s 曲线出现了陡降段,从桩顶加载到1250kN 的沉降为4mm 加载到1500kN ,桩顶沉降为30mm ,说明桩顶变形处于不稳定阶段,桩身承载力已达极限状态。
2.3 理论分析2.3.1 桩身平均桩侧阻力按下式计算:q si =(Q i -Q i +1)/F iF i 为第i 节桩的侧表面积。
901 2007No 13王瑞芳,等:扩底PHC 管桩承载特性的试验研究及理论分析 图6 各试桩的Q—s曲线F i g.6 Q—s curves of each p ile 2.3.2 桩端承载力按下式计算:q p=Q n/A0式中 Qn 为桩端轴向力(kN);A为桩端面积(m2)。
2.3.3 按照桩体材料强度确定单桩竖向承载力管桩桩身结构竖向承载力设计值Rp=A f cΨc 2.3.4 按照地基土对桩体的支承力确定单桩竖向承载力R a=q pa A p+u p1∑q sia l1i+u p2∑q sia l2i式中 up1,u p2为桩身、扩大头周长;l1i,l2i为桩身、扩大头在不同地基土处的桩长。
当总桩长一定时,up2>u p1,则R a1>R a2。
从图6可看出,当采用扩底直径为500mm,长度为1m的大头桩(即试桩1),其承载力高于扩底直径为500mm,长度为015m的大头桩(试桩2),非扩底的桩身直径为400mm的试桩3,其承载力最小,但相应的桩顶沉降最大。
3 有限元数值结果分析分别以C80的PHC管桩,即试桩1、试桩2、试桩3用ANSYS软件进行分析,土层为表1的数据;承台混凝土为C30,承台边长为3倍桩径,即平面尺寸为115m×115m,有限元模型参见文献,在承台顶施加P=150kPa的荷载,得出相应的桩身轴力,如图7所示。
桩侧阻力的大小与桩周土间的位移、刚度比及土的特性有关。
从图7可看出,在淤泥土处,轴力图斜率小,侧摩阻力低;再往下为粉质粘土、粘土,轴力图斜率增大,侧摩阻力增大。
桩身轴力在桩顶处最大,其中试桩1,2的桩顶轴力为1379kPa,试桩3的桩顶轴力为1293kPa;试桩1(扩底长度为1m)的桩端轴力为24817kPa,试桩2的桩端轴力为243kPa,试桩3(非扩底桩)的桩端轴力为210kPa,即试桩3011 四川建筑科学研究第33卷 的桩端可承受3015kN的荷载,试桩1的桩端可承受48.8kN的荷载,试桩2的桩端可承受41.2k N的荷载。
这说明采用扩大头桩后,可以提高桩端承载力;从图8的P—s曲线看,试桩3的桩顶沉降大于试桩1及试桩2的沉降,试桩1的桩顶沉降略小于试桩2的沉降。
这是因为试桩1的扩底长度为1 m,而试桩2的扩底长度为0.5m,试桩1的承载特性优于试桩2。
4 结 论(1)从压桩力曲线看,总体来说,试桩1的压桩力最大,试桩2其次,试桩3最小;从静载荷试验曲线看,在相同的荷载Q下,试桩1沉降最小,试桩3沉降最大。
(2)从有限元分析的结果看,在承台顶作用相同的荷载后,试桩1与试桩2的桩顶轴力大于试桩3,试桩1的桩端承载力最大,试桩2次之,试桩3最小。