静压桩施工沉桩阻力及沉桩挤土效应研究

摘要

桩基础是土木工程常用的基础形式之一。静压桩由于其诸多优点而在软土地基城市建设中获得日益广泛的应用。然而，由于受桩型选择和设备选型等因素的影响，静压桩在施工前要对其沉桩阻力进行估算，评价沉桩可能性；另外，静压桩都是挤土桩，部分工程施工前要分析沉桩挤土效应的影响，并提出防护措施的建议。从前人的探索可以看到，沉桩阻力和沉桩挤土效应涉及到多方面的理论，是非常复杂的。虽然有不少学者提出了各自的见解，尤其在沉桩挤土方面，给出了不少计算方法或计算公式，但因受计算过程复杂，计算参数多且难以确定等不同因素的影响，迄今为止，还没有一个普遍适用的计算方法或计算公式来指导静压桩设计与施工，这也成了制约静压桩发展的主要因素。 本文本着“从实践中来，到实践中去”的原则，收集了大量的工程资料，进行了部分原型试验，在总结前人研究的基础上，运用理论分析、数值分析、计算机模拟等技术，对沉桩阻力和沉桩挤土效应开展了进一步的研究。主要工作和取得的成果有： 1.充分利用国内外已有研究成果，对沉桩阻力的影响因素及变化规律进行了详尽的研究，得出了以静力触探比贯入阻力作为主要参数的估算沉桩阻力的经验公式。考虑到沉桩过程中土体被扰动，公式中引入了土体灵敏度的概念，并给出了上海地区常见粘性土层的土体灵敏度推荐值。利用大量的工程实测资料和试验资料，对本文公式进行了验证，同时给出了估算后期沉桩阻力的方法，以及用其它参数估算沉桩阻力的公式。 2.建立了估算沉桩阻力的人工神经网络模型，用大量工程实测数据对模型进行了训练，并对拟合结果进行了验证。分析表明，用人工神经网络模拟沉桩阻力简便可行，是有一种估算沉桩阻力的有效方法，可以与用经验公式估算的沉桩阻力相互补充，相互校核。 3.运用大量工程资料，得出了上海地区不同地层组合中静压桩沉桩阻力与单桩极限承载力的相互关系。通过大量试验数据，从单桩承载力时效性的角度，给出了单桩极限承载力与沉桩阻力及休止期的相互关系。 4.利用Segaseta的源-源(汇)理论，得出了饱和软粘土中沉桩挤土效应引起的地表位移的计算公式，并根据不同的影响因素对计算结果进行修正。 通过大量工程实测资料，给出了不同修正系数的计算方法和取值范围。最后提出了一些合适的沉桩挤土效应防治措施。 5.编制了计算沉桩阻力和沉桩挤土效应的应用软件。软件操作简单，计算结果以计算书的形式输出，避免了繁琐的数据计算，使用非常方便。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2静压桩概述

1.2.1静压桩施工方法

1.2.2静力压桩机

1.3沉桩阻力和单桩承载力

1.4静力压桩与静力触探

1.5问题的提出

1.6国内外研究现状

1.6.1理论研究现状

1.6.2模型试验及现场测试研究现状

1.7本文研究的目的、方法、技术路线、内容及创新性成果

1.7.1本文研究的目的

1.7.2本文研究的方法及技术路线

1.7.3本文研究的内容

1.7.4本文研究的创新性成果

参考文献

第二章静压桩沉桩阻力估算

2.1已有静压桩沉桩阻力估算经验公式及其分析

2.2桩端阻力分析确定

2.2.1桩端阻力影响范围

2.2.2单位面积桩端阻力取值

2.2.3桩端阻力的估算公式

2.3桩侧摩阻力分析确定

2.3.1桩侧摩阻力的变化规律

2.3.2上海地区土体灵敏度的研究

2.3.3桩侧摩阻力的估算公式

2.4沉桩阻力估算公式及其精度分析

2.4.1上海地区土层特性及桩基土分类

2.4.2工程实测资料收集与整理

2.4.3沉桩阻力估算值验证

2.4.4典型工程实例验证沉桩阻力估算值

2.4.5后期沉桩阻力估算

2.4.6用其它原位试验参数估算沉桩阻力的经验公式

2.4.7与沉桩阻力有关的一些其它问题

2.4.8部分沉桩阻力关键技术问题的定性解答

2.5沉桩阻力的人工神经网络估算法

2.5.1人工神经网络简述

2.5.2人工神经网络模型的建立

2.5.3人工神经网络模型的模拟及其结果分析

2.6本章小结

参考文献

第三章静压桩沉桩阻力与单桩承载力的研究

3.1沉桩阻力与单桩承载力相互关系及其研究意义

3.1.1沉桩阻力与单桩承载力相互关系

3.1.2沉桩阻力与单桩承载力相互关系研究意义

3.2单桩极限承载力

3.2.1单桩极限承载力的确定

3.2.2单桩静载荷试验资料收集与整理

3.3沉桩阻力与单桩承载力的经验公式

3.3.1沉桩阻力与单桩承载力的经验公式

3.3.2经验公式的进一步分析

3.4单桩承载力时效性的研究

3.4.1单桩承载力时效性的试验研究

3.4.2软粘土中桩基承载力增长机理分析

3.4.3单桩极限承载力时效性的拟合分析

3.5本章小结

参考文献

第四章静压桩沉桩挤土效应

4.1沉桩挤土效应及其研究

4.2沉桩挤土效应理论分析

4.2.1圆柱孔扩张理论简介

4.2.2圆柱孔扩张理论计算公式的进一步分析

4.2.3沉桩挤土位移场分析计算

4.2.4沉桩过程中的孔隙水压力

4.3沉桩挤土效应的工程应用研究

4.3.1沉桩挤土效应的工程实例分析

4.3.2沉桩挤土效应理论计算结果的修正

4.3.2沉桩挤土效应修正结果验证

4.4沉桩挤土效应的有限元分析

4.4.1有限元分析在静压桩施工中的几个问题

4.4.2单桩沉桩挤土效应研究

4.4.3工程实例对比研究

4.5减小沉桩挤土效应的对策

4.5.1设计方面对策

4.5.2施工前对策

4.5.3施工过程对策

4.6本章小结

参考文献

第五章 静压桩沉桩阻力与沉桩挤土效应的软件实现

5.1软件功能

5.2软件操作简介

5.2.1菜单条

5.2.2土层信息输入

5.2.3沉桩阻力计算

5.2.4桩位信息

5.2.5挤土效应计算

5.2.6计算书

5.3本章小结

参考文献

第六章结论与展望

6.1结论

6.1.1沉桩阻力方面

6.1.2沉桩阻力与单桩承载力方面

6.1.3沉桩挤土效应方面

6.1.4沉桩阻力与沉桩挤土效应的软件实现方面

6.2展望

致谢

附录 静压桩工程资料一览表

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果