桩端后压浆桩沉降计算方法研究及应用

摘要

桩端后压浆可以提高单桩承载力，减小沉降，显著改善桩-土荷载传递性能，在国内外的桥梁桩基础中得到了广泛应用。桩端后压浆的理论体系在研究过程中日益完善，但是目前的理论研究主要侧重于桩端后压浆承载力计算，且已纳入《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007），而后压浆桩沉降计算研究较少，《公路桥涵地基与基础设计规范》没有涉及。
　　 本文结合辽河大桥、崇启上海长江大桥等桥梁工程中的后压浆试桩结果，针对后压浆对沉降产生的影响作了定量的分析和计算，同时还合理地考虑土体连续性对压浆的影响，并对压浆后的荷载传递模型提出了改进。主要的工作和结论总结如下：
　　 分析了桩-土荷载传递机理，总结了几种常用的单桩沉降计算理论，如荷载传递法、弹性理论法、剪切位移法、分层总和法、有限单元法等，比较了各自的优缺点。
　　 根据荷载传递法的理论，选用双曲线模型对桩侧摩阻力-桩土相对位移、桩端阻力-沉降的关系进行拟合计算，比较并总结了压浆前后桩侧与桩端的荷载传递参数a、b值的变化规律。利用回归参数a、b值编制Matlab程序，用迭代法计算出荷载-沉降的拟合曲线。
　　 采用双曲线模型，对压浆前的荷载-位移模拟曲线进行分析，并将压浆前后的沉降比较，计算出后压浆沉降影响系数ξ。根据统计得到39根试桩的沉降影响系数，分析该系数与桩端土性的相关性，并对《公路桥涵地基与基础设计规范》中沉降计算公式的沉降经验系数ψs作相应修正。
　　 基于桩端后压浆桩特性，将沿桩身从桩顶向下分为浆液非显著影响区和显著影响区，建立压浆前后桩侧阻力-桩土相对位移和桩端阻力-沉降的荷载传递模型，并按照压浆前后不同的荷载传递模型来考虑土体连续性对后压浆桩沉降的影响。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 本文研究背景

1.2 桩端后压浆桩应用及研究现状

1.2.1 后压浆的机理

1.2.2 影响桩端后压浆桩沉降的因素

1.3 单桩沉降的研究现状

1.4 本文主要的研究工作和研究内容

1.4.1 主要工作

1.4.2 技术路线

第二章 单桩沉降计算理论

2.1 单桩分析模型的理论基础

2.1.1 桩-土的荷载传递机理

2.1.2 单桩的工作特性

2.1.3 桩土接触面上的应力-应变关系

2.1.4 桩土相互作用体系的简化

2.1.5 单桩分析的一般步骤

2.2 荷载传递法

2.2.1 荷载传递法的机理

2.2.2 荷载传递函数的种类与选择

2.3 弹性理论法

2.4 剪切位移法

2.5 分层总和法

2.6 有限单元法

2.7 单桩沉降计算的其它方法

2.8 本章小结

第三章 后压浆单桩沉降计算方法

3.1 未压浆桩的沉降计算

3.2 后压浆沉降影响系数

3.2.1 压浆前后桩侧、桩端的荷载传递模型的选择

3.2.2 桩身荷载传递微分方程及迭代模型的建立

3.2.3 桩荷载-沉降关系的迭代计算原理

3.2.4 桩荷载-位移关系迭代计算步骤

3.2.5 荷载传递参数a和b的确定

3.2.6 后压浆沉降影响系数ζ

3.3 计算实例

3.3.1 辽河大桥工程概况

3.3.2 崇启上海长江大桥工程概况

3.3.3 参数a、b规律小结

3.4 桩端后压浆沉降影响系数ζ的取值

3.4.1 沉降影响系数ζ的计算

3.4.2 沉降影响系数ζ的变化规律

3.4.3 后压浆沉降影响系数的建议取值

3.4.3 对规范中系数的修正

3.5 本章小结

第四章 后压浆桩荷载传递模型的改进

4.1 桩端后压浆对桩身荷载传递特性的影响

4.2 考虑后压浆影响的荷载传递模型

4.3 考虑土体连续性的位移协调法

4.3.1 计算机理

4.3.2 计算实例

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

附录 荷载传递法迭代计算程序代码

附表 沉降影响系数ζ的计算值

参考文献

致谢