安徽老粘土地区预应力混凝土管桩挤土效应研究

作     者：陈可 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨成斌;郭杨

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：老粘土 管桩 挤土效应 剪胀性 有限元法 

摘      要：预应力混凝土管桩在施工过程中会产生显著的挤土效应,从而引起桩周土体产生位移,容易导致预应力混凝土管桩发生质量事故。随着预应力混凝土管桩在我国的推广应用,国内专家学者对预应力混凝土管桩挤土效应的研究越来越多,归纳起来,主要有圆孔扩张理论、应变路径法和有限元分析法三种研究方法。本文收集大量安徽地区工程资料并通过室内实验、现场试验等手段研究老粘土的特性,运用圆孔扩张理论求得挤土效应解析解,并将解析解运用到工程实践中解决工程问题。采用Abaqus对沉桩过程进行数值模拟,分析模拟结果并与解析解相互对照来探究挤土效应引起的径向、竖向、环向位移场和应力场规律,进一步加深对挤土效应的理解。研究发现老粘土具有膨胀性和剪胀性,剪胀现象主要出现在三轴试验中轴应变为5%以内时,轴应变超过5%后,体应变维持在1%%范围内。利用圆孔扩张理论求得挤土应力和位移解,发现沉桩产生的塑性区半径平均为2.8倍的桩径;通过Abaqus数值模拟得到挤土效应影响范围为4倍的桩径,沉桩后桩周土体的固结稳定时间为18天,18天后超孔隙水压力基本消散,应力、位移趋于稳定;本文研究发现增大桩距、采用预钻孔法、合理安排打桩顺序、限制打桩速度、设置防挤土沟、设置非封闭式地下隔离墙等措施均可有效减小或消除管桩挤土效应的危害。