抱压式桩端自引孔静压入岩PHC管桩研究与应用

摘要

预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)具有应用范围广、单桩承载力高、工程造价低等鲜明特点，所以在我国发展迅速。抱压式桩端自引孔静压入岩工艺使用PHC管桩的应用得到进一步发展，根据区域性地质条件特点，在江西地区已经开始逐步推广使用。 由于桩端自引孔PHC管桩的应用时间不长，理论研究相对较少，对于这种采用特殊施工工艺的PHC管桩，其沉桩机理以及承载力性状分析研究目前还是一片空白。为此，本文根据南昌地区特殊的土层特点，依托该地区具体工程项日，对抱压桩端自引孔静压入岩PHC管桩的压桩阻力和沉桩特性进行了深入地探讨，为沉桩的可能性与可行性提供理论依据；采用有ANSYS有限元软件分析管桩在沉桩过程中土中应力应变分布及隆起特点，提出预防挤土效应的有效措施；对工程试验结果进行整理和分析，得到由施工终压力推算承载力的方法和估算单桩承载力的经验公式；应用层次分析法得到冲水引孔桩侧阻力综合影响指标；编制MATLAB语言程序建立BP人工神经网络模型，建立影响因子与单桩承载力的非线性映射关系，根据工程数据样本准确地预测出桩的极限承载力，为桩的承载力的确定又提供了一种更加便捷有效的方法，为今后抱压式桩端自引孔静压PHC管桩在南昌及其它地区进一步推广使用提供更有价值的设计与施工建议。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1 PHC管桩概述

1.1.1 PHC管桩的特点理论

1.1.2 PHC管桩的发展与应用

1.1.3预应力砼管桩在国内外的研究概况

1.2桩端自引孔静压入岩技术应用

1.2.1自引孔压桩技术原理

1.2.2自引孔静压PHC管桩特点

1.3本论文的研究背景和意义

1.4本论文研究的主要内容及目标

第二章自引孔静压沉桩机理及试验研究

2.1静压PHC管桩的沉桩特性

2.1.1 PHC管桩沉桩机理概述

2.1.2黏性与非黏性土层中的沉桩特点

2.1.3砂砾层中气举冲水辅助沉桩特点

2.2静压沉桩阻力分析及现场压桩试验

2.2.1层状地基土中压桩阻力分析

2.2.2南昌地区压桩试验场地

2.2.3自引孔辅助压桩试验分析

2.2.4沉桩阻力的时效性

第三章沉桩过程中桩土相互作用分析

3.1静压沉桩理论分析方法

3.2 PHC管桩静压沉桩有限元分析

3.2.1有限元方法及ANSYS的应用

3.2.2静压沉桩的模拟方法

3.2.3静压沉桩有限元分析模型

3.2.4工程实例分析

3.3 PHC管桩的沉桩挤土效应分析

3.3.1沉桩挤土机理分析

3.3.2挤土效应的圆孔扩张理论分析

3.3.3挤土效应产生的影响及预防措施

第四章自引孔静压PHC管桩承载力试验研究

4.1静压PHC管桩承载力的研究意义

4.2静压PHC管桩静载荷试验

4.2.1试验方法及装置仪器

4.2.2场地Ⅰ及其试验数据

4.2.3场地Ⅱ及其试验数据

4.2.4场地Ⅲ及其试验数据

4.3试验结果整理与分析

4.3.1确定单桩竖向极限承载力

4.3.2确定单桩桩侧摩阻力和桩端阻力

4.3.3单桩承载力计算与设计建议

4.3.4施工终压力与承载力间的关系

4.4引孔与无引孔静压PHC管桩试验对比

4.4.1试验场地Ⅳ及工程概况

4.4.2试验结果对比分析

第五章气举冲水桩段侧阻力综合影响评价

5.1层次分析法概述

5.1.1层次分析法(AHP)原理

5.1.2层次分析法的基本步骤

5.2砂砾层综合影响指标分析

5.2.1桩段侧摩阻力影响因素分析

5.2.2层次结构模型的建立

5.3模糊层次综合评价模型的建立

5.3.1模糊数的选用

5.3.2构造模糊判断矩阵

5.3.3模糊权重计算

5.3.4模糊层次排序

第六章单桩竖向极限承载力的神经网络预测

6.1人工神经网络概述

6.2 BP神经网络原理与应用

6.2.1 BP神经网络结构和基本思想

6.2.2 BP神经网络的算法理论及学习过程

6.2.3 MATLAB语言实现BP神经网络

6.3单桩承载力影响因子分析

6.3.1 PHC管桩桩身几何特征

6.3.2桩周土体的性质及其分布

6.3.3桩端土层的性质

6.3.4桩端自引孔沉桩综合影响

6.4自引孔静压PHC管桩承载力神经网络分析

6.4.1神经网络模型的建立

6.4.2试验样本的选择

6.4.3样本数据预处理

6.4.4样本学习与训练

6.4.5网络预测与结果分析

6.5本章小节

第七章结论与展望

7.1本文主要结论

7.2展望

参考文献

致谢