预应力高强混凝土管桩在软土地基中应用关键技术研究

摘要

预应力高强混凝土管桩(以下简称PHC管桩)以其单桩承载力高、质量稳定可靠、施工方便等诸多优点，在软土地区桩基工程中得到广泛应用。然而，PHC管桩在软土地基应用的过程中，存在着一些问题，如桩周软土位移带来的管桩稳定性问题、挤土效应和负摩阻力以及由负摩阻力引起的桩基承载力下降、建筑物不均匀沉降等。这些问题的研究对管桩的应用与发展有着重大的现实意义。文章从PHC管桩应用于软土地基工民建基础的施工过程中出现的问题着手，介绍了管桩的设计总原则和软土地基中管桩的设计经验；对锤击法和静压法这两种最常用的沉桩方式进行了简单的介绍。在前人已有的研究基础上，结合案例进一步研究了沉桩过程中的挤土效应和沉桩之后的负摩阻力的作用机理，阐述了其危害性，并相应的给出了预防措施。文章还对软土地基中管桩开挖过程的稳定性问题进行了研究。在软土地基管桩开挖过程中，桩周土体在外界荷载和扰动的作用下，容易产生向开挖一侧的水平位移，桩身受到不平衡力作用，此时的管桩为“被动桩”。被动桩与桩周土的相互作用则是研究此时桩稳定性的关键所在。本文从土压力和土体位移两方面对被动桩的桩土相互作用机理进行了分析。最后结合两个深厚软土地基中PHC管桩应用的实例，分别从成功和失败两方面对被动桩的稳定性进行了讨论，通过对比，提出了切实可行的预防措施。

目录

文摘

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致谢

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第一章 绪 论

1.1 概述

1.2 预应力管桩的应用与发展

1.3 软土地基预应力管桩应用关键技术问题

1.3.1 软土的定义及特性

1.3.2 软土地基中管桩应用常见问题

1.4 本文工作

第二章 预应力混凝土管桩的勘察设计与施工

2.1 预应力管桩基础的岩土工程勘察

2.1.1 桩基工程勘察的基本内容与技术要求

2.1.2 勘探点位布置

2.2 不宜应用预应力混凝土管桩的地质条件

2.3 预应力管桩设计原则

2.3.1 桩基础设计原则

2.3.2 软土地区桩基设计经验

2.3.3 管桩基础设计应具备的基本资料

2.4 预应力混凝土管桩设计

2.4.1 单桩竖向承载力设计

2.4.2 抗裂弯矩和极限弯矩验算

2.5 预应力管桩施工

2.5.1 预应力管桩的锤击法施工

2.5.2 预应力管桩的静压法施工

第三章 软土地基中预应力混凝土管桩施工阶段稳定性分析

3.1 挤土效应

3.1.1 挤土效应作用机理

3.1.2 挤土效应危害

3.1.3 挤土效应的防治措施

3.2 负摩阻力

3.2.1 负摩阻力产生条件

3.2.2 负摩阻力的作用机理分析

3.2.3 负摩阻力的危害分析

3.2.4 负摩阻力的防治措施

第四章 被动桩稳定性分析及桩基础不均衡力的防治措施

4.1 被动桩的定义及被动桩与桩周土的相互作用机理

4.1.1 被动桩的定义

4.1.2 被动桩的桩土作用机理

4.2 被动桩桩土相互作用的理论分析

4.2.1.基于土压力的分析方法(Pressure-based method)

4.2.2 基于土体位移的分析方法(Displacement-based method)

4.2.3 有限单元法(Finite element method)

4.3 不均衡力的防治措施

4.3.1 软土的抗剪强度理论

4.3.2 软土地基加固

4.3.3 桩基开挖过程中的稳定性措施

4.3.4 内因和外因的辩证关系

第五章 工程实例

5.1 工程实例一

5.1.1 工程及地质概况

5.1.2 管桩基础设计

5.1.3 桩基稳定性措施

5.2 工程实例二

5.2.1 工程及地质概况

5.2.2 模拟计算结果与实测结果对比

5.2.3 事故原因分析

5.2.4 断桩处理方法

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 进一步的研究建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文