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全套管灌注桩承载性状及施工工艺的研究

王平卫  
【摘要】: 全套管灌注桩又叫贝诺特灌注桩,是采用特殊的施工工法完成的一种新型灌注桩。由于全套管灌注桩的施工工艺具有众多优点,所以近些年被广泛地应用到桩基施工当中。因此,开展全套管灌注桩承载性能及其施工工艺的研究是桩基理论自身发展的需要,更是工程界的迫切要求。 本文通过理论探讨、现场试验和数值分析相结合的方法,全面深入地探讨全套管灌注桩的承载机理,并对全套管灌注桩及其咬合桩的施工工艺进行了研究。本文的主要工作包括以下几方面: (1)在对国内外全套管灌注桩承载机理、施工机具的开发以及施工工艺的研究现状分析的基础上,提出了全套管灌注桩承载机理及其施工工艺存在的问题; (2)通过对现场试验数据处理和分析,比较在竖向荷载作用下全套管灌注桩同人工挖孔桩和一般灌注桩的承载性能的不同。通过对载荷试验曲线进行双曲线拟合发现,载荷试验曲线具有良好的双曲线性质,为全套管灌注桩竖向受荷时承载力提供了一种可预测的方法; (3)根据对现场试桩试验结果的对比分析发现,全套管夯扩底桩承载性能要比一般全套管灌注桩承载性能有很大的提高。全套管夯扩底桩桩端阻力比普通泥浆护壁灌注桩提高达数倍,从而在桩基设计时可以大幅度减小桩数和混凝土材料的使用量,节约成本;利用本文修正后的水平荷载作用下水平位移的计算公式进行桩身水平位移计算,并通过同载荷试验曲线进行对比发现,计算结果同实测结果比较吻合。同时,通过对检测数据的分析表明,由于全套管灌注桩施工工艺并不需要泥浆护壁,而且相比其它施工工艺对桩间土扰动小,因此对承受水平荷载的桩而言是非常有利的; (4)通过合理地选择计算模型、接触面单元、边界条件、土层和桩身参数大小,利用有限元数值方法对竖向荷载作用下桩土的位移场和应力场进行计算,并把计算结果同试验结果进行对比分析。通过分析发现计算结果同实测结果非常吻合,为进一步研究单桩工作形状的影响因素提供基础; (5)采用有限元法对全套管灌注桩单桩工作形状的影响因素进行了详细的研究,分析了桩端土与桩侧土模量比,桩身与桩侧土模量比和桩长径比等因素对单桩荷载—沉降关系、桩侧土体位移场变化和桩侧摩阻力发挥的影响; (6)从技术经济比较和现有的全套管灌注桩及其咬合桩施工工艺存在的问题分析的基础上,提出了研究和开发出适宜我国的特有的全套管咬合桩施工工艺的必要性。分别对全套管灌注桩、全套管咬合桩施工工艺、施工工艺中的一些关键性技术和常见的事故处理方法进行了详细的研究。


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