高桩码头大直径PHC管桩沉桩施工关键技术研究

摘要

随着我国国民经济的发展，对外贸易的扩大，对码头的要求也越来越高以适应国际船舶大型化的趋势。PHC管桩作为高桩码头的桩基发展迅速，但实际码头工程中PHC管桩在沉桩过程中会遇到很多问题，而目前国内对其进行专门的研究甚少，因此本文研究具有重要的意义。
　　本文对国内外的沉桩技术做了详细的总结分析，针对PHC管桩的自身特点，尤其是大直径PHC管桩在高桩码头运用中发生的各种问题，提出了目前需要解决的问题。对沉桩时的动态挤土效应、如何增加沉桩贯入度、减少沉桩总锤击数、沉桩与桩周土的相互关系等问题作了详细的讨论。
　　本文分析了常用沉桩理论的特点及其存在问题，重点分析了柱形孔扩张理论的弹性解答、Tresca破坏准则解以及Mohr-Coulomb破坏准则解在沉桩过程中的应用;对桩端加箍的沉桩改进方法作了试探性研究，对其受力进行了分析发现桩端加箍减小了沉桩时的侧摩擦力，减小锤击次数;论文结合苏州港太仓港区工程项目，对大直径PHC管桩的沉桩技术进行了实例研究，从桩基设计、沉桩施工以及施工检验等方面提出了大直径PHC施工改进措施。
　　本文利用工程有限元软件ANSYS对沉桩过程中桩的受力以及桩的变形特性进行了分析，认为单桩桩体及周围土体的变形都很小，而群桩效应使得桩体承受的轴向应力变大，桩端加箍方法可以增加贯入度，减少锤击次数。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 PHC管桩概述

1．1．2 PHC管桩的特性及适用条件

1．2 大直径PHC管桩在高桩码头的应用

1．3 沉桩技术国内外研究现状

1．3．1 沉桩技术国外研究现状

1．3．2 沉桩技术国内研究现状

1．4 大直径PHC管桩沉桩施工存在的问题

1．5 研究内容与研究方法

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究方法和技术路线

第二章 PHC管桩的沉桩机理及力学分析

2．1 PHC管桩沉桩机理

2．2 沉桩理论

2．2．1 柱形孔扩张理论

2．2．2 球孔扩张理论

2．2．3 应变路径法

2．2．4 有限单元法

2．3 其他破坏准则下的柱形孔扩张理论

2．3．1 Tresca材料柱形孔扩张问题的塑性解答

2．3．2 Mohr-Coulomb材料柱形孔扩张问题的解答

2．4 考虑桩端加箍的沉桩力学分析

2．5 本章小结

第三章 大直径PHC管桩沉桩技术应用分析

3．1 工程概况

3．1．1 工程简介

3．1．2 工程地质条件

3．2 桩基设计方案

3．3 沉桩施工

3．4 沉桩施工改进方案

3．5 沉桩旌工效果分析

3．5．1 沉桩施工比较

3．5．2 桩基检测结果

3．5．3 沉桩施工效果分析

3．6 本章小结

第四章 大直径PHC管桩受力变形分析

4．1 有限元基本理论

4．1．1 基于最小势能原理的有限元法

4．1．2 非线性方程组的求解

4．1．3 ANSYS软件使用简介

4．2 大直径PHC管桩变形分析的有限元数值模型

4．2．1 Drucker-Prager屈服准则

4．2．2 模型的基本假定

4．2．3 桩与土的接触问题

4．2．4 计算参数设定

4．2．5 计算模型

4．3 大直径PHC管桩受力变形分析

4．3．1 大直径PHC管桩单桩受力变形分析

4．3．2 双桩对管桩受力变形的影响分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢