双静压预应力混凝土管桩沉桩工艺及受力性能研究

作     者：董志敏 

作者单位：长春工程学院 

学位级别：硕士

导师姓名：李九阳;周庆杰

授予年度：2020年

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

主      题：双静压 预应力混凝土管桩 静荷载试验 ABAQUS 

摘      要：桩基础是高层建筑使用最广泛的一种深基础形式,是建筑结构重要的组成部分,对工程结构质量和安全起着非常重要的作用。在实际工程中,为了提高桩基础的竖向承载力和满足沉降要求,往往要求桩端穿过硬夹层到达坚硬持力层,而桩端穿过硬夹层则需要施加更大的压力。为避免压桩过程中较大压力造成断桩等破坏,企业研发了双静压预应力混凝土管桩,采用顶压+内压杆的方式沉桩,即通过复合送桩器使内压杆与桩身共同承担沉桩压力。复合静压沉桩工艺实现了大压力沉桩使桩端到达坚硬持力层,提高了压桩时的终压力,进而提高了高强预应力混凝土管桩的竖向抗压承载力。为了研究该双静压预应力混凝土管桩的沉桩工艺及承载力,本文在熟悉国内外预应力混凝土管桩承载性能研究现状的基础上,以实际工程中的双静压预应力混凝土管桩为研究对象。进行了压桩过程的受力分析、桩的抗压及桩靴板受力性能的试验室研究、现场沉桩及静载荷试验研究,并且运用ABAQUS有限元软件对双静压预应力混凝土管桩沉桩过程、单桩承载性能及桩靴板受力性能进行模拟分析。给出了双静压预应力混凝土管桩沉桩工艺、桩靴板的设计构造要求及单桩承载力。本文主要结论如下:（1）采用内压杆与桩身复合承担沉桩压力的双静压管桩,可以减小沉桩过程中桩身的压力,保证桩身质量,使桩端可以到达坚硬持力层;（2）桩身混凝土采用C80、直径400mm、壁厚95mm的双静压预应力混凝土管桩可以穿越深厚粗砂层,竖向抗压承载力特征值可达到1800～2000k N,满足一般高层建筑工程基础承载力需要;（3）本文所研究的双静压预应力混凝土管桩的桩靴板建议采用与桩同直径的Q235级、25mm厚钢板或Q355级、16mm厚钢板,可以保证双静压预应力混凝土管桩压桩工艺。并建议桩靴在管桩加工制作时一并在工厂完成,避免现场焊接影响施工质量;（4）本文所研究的双静压预应力混凝土管桩沉桩过程采用以终压力控制为主,标高控制为辅。其工艺为:在沉桩压力达到3000k N前采用常规抱压沉桩方法;之后将内压杆插入管桩空心内,采用复合送桩器双静压送桩至沉桩结束,沉桩压力最终可达到4500k N。双静压沉桩过程中能量通过内压杆和管桩共同传递给桩靴,传至桩端土,使其沉桩压力提高了150%。