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应用圆孔柱扩张理论对预制管桩的挤土效应分析

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岩土力学 2007年第10期28卷 2167-2172页

作者：刘裕华陈征宙彭志军高倚山高鹏南京大学地球科学系南京210093 广东航盛工程有限公司广州511442 华东电力设计院上海200002

假定预制管桩在沉桩时的挤土过程是一个有初始孔径的圆柱形孔的扩张过程,初始孔径等于管桩的内径,最终孔径等于管桩外径,应用前人提出的圆孔扩张理论对管桩进行弹塑性分析,得到塑性区半径、土体位移等解析表达式,也对实际工程中常遇到... 详细信息

假定预制管桩在沉桩时的挤土过程是一个有初始孔径的圆柱形孔的扩张过程,初始孔径等于管桩的内径,最终孔径等于管桩外径,应用前人提出的圆孔扩张理论对管桩进行弹塑性分析,得到塑性区半径、土体位移等解析表达式,也对实际工程中常遇到的土塞效应对该理论应用的影响进行了讨论,并对某电厂扩建工程中预制管桩施工引起的土体位移进行计算,通过现场监测,验证了上述解析表达式的合理性,得出可以参考该组解析解来预测预制管桩施工的挤土效应的结论。

关键词：圆柱孔扩张理论预制管桩挤土效应土塞效应土体位移

柱孔扩张理论的空间轴对称解在沉桩挤土效应中的应用

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岩石力学与工程学报 2012年第A01期31卷 3209-3215页

作者：韩同春豆红强浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

假定沉桩时的挤土过程为空间轴对称圆柱孔准静态扩张过程,同时将圆柱孔与半无限空间土体假定为外壁半径趋于无穷大的有限长厚壁圆筒问题,运用Love位移函数求解出弹性区的应力场及位移场;而在塑性区分别采用相关联流动法则的Mohr-Coulom... 详细信息

假定沉桩时的挤土过程为空间轴对称圆柱孔准静态扩张过程,同时将圆柱孔与半无限空间土体假定为外壁半径趋于无穷大的有限长厚壁圆筒问题,运用Love位移函数求解出弹性区的应力场及位移场;而在塑性区分别采用相关联流动法则的Mohr-Coulomb及空间滑动面上剪应力强度理论(SMP)进行计算分析,得到塑性区的应力场及位移场,并将计算结果与传统基于平面应变的圆柱孔扩张理论解进行分析比较。为验证所求理论解的正确性,借助于ABAQUS有限元软件,建立相应的桩–土轴对称模型,采用动力显式积分法及任意拉格朗日–欧拉法(ALE)自适应网格划分技术部分解决传统沉桩数值计算过程中出现的大应变、网格高度扭曲等问题。实例计算结果表明,基于Mohr-Coulomb屈服准则及SMP屈服准则所得极限扩孔压力的理论解与数值解较好地吻合,均能反映沉桩深度对计算结果的影响,且理论解相对偏于安全。

关键词：桩基础挤土效应圆柱孔扩张理论空间轴对称数值模拟 ALE自适应网格

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考虑土塞效应时开口管桩的挤土效应分析

沈阳工业大学学报 2015年第5期37卷 582-587页

作者：黄生根冯英涛徐学连吴文兵中国地质大学工程学院武汉430074 中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心武汉430074

为了研究开口管桩贯入过程中土塞效应和挤土效应的相互作用问题,基于弹塑性力学基本原理,考虑开口管桩土塞的增长特征,得出了柱形孔扩张过程中桩周土体的应力场及位移场解析表达式.以土塞增长率(IFR)在开口管桩贯入过程中的变化为依据,... 详细信息

为了研究开口管桩贯入过程中土塞效应和挤土效应的相互作用问题,基于弹塑性力学基本原理,考虑开口管桩土塞的增长特征,得出了柱形孔扩张过程中桩周土体的应力场及位移场解析表达式.以土塞增长率(IFR)在开口管桩贯入过程中的变化为依据,提出了土塞增长的理想化模型,推导了土塞模型的解析表达式,分析了考虑土塞效应时开口管桩挤土效应的特征.利用模型试验获得桩周土体的径向位移,并与理论计算结果进行对比.结果表明,位移的计算值与实测值具有相同的变化趋势.

关键词：开口管桩贯入过程土塞效应挤土效应圆柱孔扩张理论土塞增长率土塞模型土体位移

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饱和砂土中打桩效应的有限元分析

河海大学学报（自然科学版） 2006年第5期34卷 564-567页

作者：陈海丰施建勇朱宁江苏建科建设监理有限公司江苏南京210008 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098

运用Crisp程序,对饱和砂土中的打桩效应进行有限元分析.对桩周土采用线弹性、理想弹塑性2种本构关系以及圆柱孔扩张的应力边界条件法、圆柱孔扩张的位移边界条件法2种沉桩过程模拟方式分别进行组合计算,并对其中3种组合计算的超孔隙水... 详细信息

运用Crisp程序,对饱和砂土中的打桩效应进行有限元分析.对桩周土采用线弹性、理想弹塑性2种本构关系以及圆柱孔扩张的应力边界条件法、圆柱孔扩张的位移边界条件法2种沉桩过程模拟方式分别进行组合计算,并对其中3种组合计算的超孔隙水压力、径向有效应力增量以及地面隆起等打桩效应的差异进行讨论.结果表明:运用理想弹塑性模型和圆柱孔扩张的位移边界条件法计算出的超孔隙水压力、径向有效应力增量以及地面隆起量等结果更为可靠.

关键词：打桩效应有限元分析圆柱孔扩张理论线弹性模型理想弹塑性模型

考虑土塞效应的PHC管桩挤土径向位移计算方法研究

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建筑结构 2019年第16期49卷 133-139页

作者：赵明华肖容杨超炜肖尧湖南大学岩土工程研究所

为分析PHC管桩沉桩过程中土塞效应对挤土径向位移的影响,首先从土塞的形成过程和作用机理出发,建立了土塞单元体的受力平衡方程,得出了垂直向总荷载的表达式;其次,将土塞视为'桩中桩',基于Gibson提出的不排水条件下黏性土桩端极限承载... 详细信息

为分析PHC管桩沉桩过程中土塞效应对挤土径向位移的影响,首先从土塞的形成过程和作用机理出发,建立了土塞单元体的受力平衡方程,得出了垂直向总荷载的表达式;其次,将土塞视为'桩中桩',基于Gibson提出的不排水条件下黏性土桩端极限承载力模型,得出'桩中桩'桩端极限承载力的表达式,从而导得PHC管桩在沉桩过程中土塞高度的表达式;再次,应用圆柱孔扩张理论对PHC管桩桩周土体进行弹塑性分析,获得塑性区半径、土体径向位移等解析表达式;最后,将理论计算结果与工程实例进行对比分析,并进一步分析了径厚比、刚度比对静压PHC管桩桩周土体径向位移的影响,验证了所提出的解析表达式的合理性。所提出的解析表达式对PHC管桩沉桩过程中挤土径向位移的计算具有一定的参考价值。

关键词： PHC管桩土塞效应土塞高度圆柱孔扩张理论土体径向位移

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有孔管桩静压沉桩超孔隙水压力消散分析

工业建筑 2016年第11期46卷 111-116,121页

作者：雷金波万梦华易飞杨金尤南昌航空大学土木建筑学院南昌330063 江西工业贸易职业技术学院建筑与艺术系南昌330038

为研究有孔管桩静压沉桩效应,基于圆孔扩张理论,推导出有孔管桩静压沉桩产生的超孔隙水压力、塑性区半径等解析表达式。同时根据土压力理论,推导出超孔隙水压力与上覆有效压力关系的表达式。最后结合工程案例,比较分析静压无孔管桩和有... 详细信息

为研究有孔管桩静压沉桩效应,基于圆孔扩张理论,推导出有孔管桩静压沉桩产生的超孔隙水压力、塑性区半径等解析表达式。同时根据土压力理论,推导出超孔隙水压力与上覆有效压力关系的表达式。最后结合工程案例,比较分析静压无孔管桩和有孔管桩超孔隙水压力的变化情况,揭示出有孔管桩静压沉桩产生的超孔隙水压力变化规律,验证了有孔管桩能够加速超孔隙水压力的消散,并降低超孔隙水压力最大值。

关键词：有孔管桩圆柱孔扩张理论超孔隙水压力上覆有效压力无孔管桩

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考虑土塞效应的开口管桩沉桩过程分析

考虑土塞效应的开口管桩沉桩过程分析

作者：肖容湖南大学

学位级别：硕士

预应力高强度混凝土管桩因承载力高、成桩质量可控性强、造价低、施工速度快、适应性好等优点,近年来被广泛应用于高速公路、大跨度桥梁、高层建筑、港口、民用住宅、码头等工程中。管桩是部分挤土桩,在沉桩过程中会产生挤土效应,引起... 详细信息

预应力高强度混凝土管桩因承载力高、成桩质量可控性强、造价低、施工速度快、适应性好等优点,近年来被广泛应用于高速公路、大跨度桥梁、高层建筑、港口、民用住宅、码头等工程中。管桩是部分挤土桩,在沉桩过程中会产生挤土效应,引起桩周土体产生水平位移或竖直隆起,可能导致邻近建(构)筑物的表面开裂及结构破坏、道路隆起、地下管线断裂等工程事故的发生,对周围环境不利,而土塞效应有利于削弱挤土效应的影响,所以对管桩的沉桩过程进行分析研究具有重要的理论和工程意义。本文基于开口管桩的土塞效应,进一步对开口管桩沉桩过程中的受力变形机理、挤土效应、土塞效应及其影响因素进行分析研究。首先,对现阶段国内外的相关研究成果进行归纳总结,分析了管桩沉桩过程中的受力变形机理,在综合分析及评价国内外管桩研究工作的基础上,系统论述了管桩的沉桩机理、沉桩阻力的估算与终压力的确定及其意义,并进一步阐述了管桩极限承载力与压桩力的关系。其次,从土塞形成过程和作用机理出发,建立了土塞单元体的受力平衡方程,推导出垂直向总荷载的表达式;并将土塞视为“桩中桩”,基于太沙基桩端极限承载力理论,推导出“桩中桩”桩端极限承载力的表达式,最终确定出沉桩过程中管桩土塞高度。再次,简述小孔扩张理论,并基于柱孔扩张理论对桩周土体进行弹塑性分析,与此同时,考虑管桩的土塞效应,得到管桩沉桩过程中桩周土体的应力和位移的表达式;最后,将本文土塞高度计算结果与工程实例进行对比,结果吻合良好,进而分析了径厚比、土的黏聚力以及桩土表面粗糙度对管桩沉桩过程中形成的土塞高度的影响,结果表明:同一入土深度下,土塞高度随径厚比增大而增大;随着桩土表面粗糙度的增加而减小;而土的黏聚力对土塞高度的影响不大。对管桩的挤土径向位移进行分析,并将本文计算方法与工程实例进行对比分析,结果表明本文计算方法可行,对预测分析开口管桩沉桩过程中产生的挤土效应具有一定的参考价值。

关键词：开口管桩极限承载力土塞效应土塞高度圆柱孔扩张理论土体径向位移

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静压桩挤土效应分析

静压桩挤土效应分析

作者：梁艺威华南理工大学

学位级别：硕士

随着我国改革开放和城市化进程的不断发展,静压桩以其无振动、噪声小、污染少、施工速度快、质量可靠及经济实惠等优点而得到广大工程建设者的青睐,得以大规模的推广使用。静压桩是挤土桩,压桩时将排开相应体积的土体,由于土体瞬间的... 详细信息

随着我国改革开放和城市化进程的不断发展,静压桩以其无振动、噪声小、污染少、施工速度快、质量可靠及经济实惠等优点而得到广大工程建设者的青睐,得以大规模的推广使用。静压桩是挤土桩,压桩时将排开相应体积的土体,由于土体瞬间的不可压缩性,桩周土体产生水平及垂直位移,导致附近建筑物墙体开裂、粉刷脱落,道路隆起、地下设施及管线破坏等;群桩施工时,后打入的桩体使到先打入的桩体产生倾斜、上抬、翘曲甚至断裂。此外,压桩使桩周土体受到强烈的扰动,产生很高的超孔隙水压力,土体有效应力减小,抗剪强度大幅降低。因此,研究静压桩挤土效应的机理、规律具有重要意义。本文首先介绍了经典圆柱孔扩张理论的弹性阶段应力和位移解答以及Tresca材料塑性阶段的应力解答,并在此基础上求解出塑性阶段的位移解答;并采用圆柱孔扩张理论进行了超静孔隙水压力的计算;应用有限元软件Plaxis数值模拟桩体分别贯入淤泥质粘土和砂土的全过程,分析了桩体压入不同深度时距桩不同距离的桩周土体水平位移、垂直位移以及超孔隙水压力的分布情况,并对比了两种土体由沉桩引起的挤土效应结果;采用不同桩径模拟桩体,对比分析了不同桩径的桩体挤土效应结果。得出:静压桩沉桩过程桩周土体的水平位移、垂直位移以及超孔隙水压力的分布规律;由沉桩引起不同类别土的挤土效应分布及变化规律;不同桩径的桩体沉桩时引起的挤土效应分布及变化规律。

关键词：静压桩挤土效应圆柱孔扩张理论有限元分析

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考虑沉桩挤土效应的单桩极限承载力研究

考虑沉桩挤土效应的单桩极限承载力研究

作者：陈海丰河海大学

学位级别：硕士

目前,国内外对静压桩的研究主要集中在压桩机械的开发、沉桩阻力与沉桩的可能性、沉桩力和承载力关系等方面,对静压桩的挤土效应以及由于挤土效应引起的桩基极限承载力随时间改变的时效特性的研究进展不大,本文重点做了以下研究工作。 ... 详细信息

目前,国内外对静压桩的研究主要集中在压桩机械的开发、沉桩阻力与沉桩的可能性、沉桩力和承载力关系等方面,对静压桩的挤土效应以及由于挤土效应引起的桩基极限承载力随时间改变的时效特性的研究进展不大,本文重点做了以下研究工作。 1、运用英国剑桥大学编制的Crisp程序,对饱和砂土中的沉桩效应进行了有限元分析。对桩周土采用线弹性、理想弹塑性两种本构关系,以及圆柱孔扩张理论的应力边界条件法、圆柱孔扩张理论的位移边界条件法两种沉桩过程模拟方式分别进行组合计算,并对其中三种计算组合(线弹性,E不随深度变化,圆柱孔扩张理论的应力边界条件法;线弹性,E随深度线性增加,圆柱孔扩张理论的位移边界条件法;理想弹塑性,E、Cu随深度线性增加,圆柱孔扩张理论的位移边界条件法)所得出的超孔隙水压力、径向有效应力增量、地面隆起以及桩周土径向位移等沉桩效应的差异进行讨论,得出较适合于饱和砂土的本构关系和沉桩过程模拟方式。 2、运用GDS应力路径三轴测试系统进行了饱和砂土的三轴试验。在GDS三轴仪上模拟沉桩后桩侧土的应力状态,使试样固结;在保持径向应力不变的条件下增加轴向应力使之剪切,直至破坏。根据试验结果求出砂土的G、E、τ、(?)和相对密实度D,这些参数即为桩周土固结完成后的参数。分析这些参数在径向和轴向上的分布。 3、对荷载传递法进行改进,求解单桩的极限承载力。在剪切位移法和传递矩阵法的基础上,根据分层分析原理,推导出可以考虑桩周土参数在径向上逐渐衰减的多层地基中桩的荷载传递矩阵;根据桩周土对桩体的拖曳作用和逐层破坏所处的不同状态,把试桩过程分为五个阶段,分别分析各个阶段桩顶的荷载和沉降关系,作出桩顶的P-S曲线,得出桩体极限承载力。 4、计算出了不考虑桩侧土性质改变所得出的极限承载力以及沉桩完成时(即桩侧土固结前)的极限承载力,把它们和固结后的极限承载力一起进行两两比较,分析了沉桩的挤土效应、桩对土的挤压破坏作用和桩侧土的固结作用分别对极限承载力值的影响。

关键词：挤土效应有限元分析圆柱孔扩张理论 GDS三轴试验荷载传递法单桩极限承载力