用户名: 密码: 验证码:
软土地基超长桩桩身压缩和稳定性研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
混凝土灌注超长桩被越来越多的建(构)筑物采用,但超长桩的理论研究还落后于工程实践,尤其是超长桩桩身压缩量、桩身失稳的研究还比较欠缺。本课题就此开展研究。
     本文首先阐述了钢筋、混凝土的力学性状和超长桩特殊的工作性状。提出由于钢筋混凝土材料单向受压应力状态与多向受压应力状态下的力学反应不相同,因此用混凝土的弹性模量模拟桩身变形模量,并用此参数来计算桩身在土压力中的压缩量是不合理的。
     采用新的方法计算了桩身混凝土的变形模量。考虑了配筋对桩身变形模量的影响,利用钢筋、混凝土的全应力应变曲线在不同的配筋条件下得出了不计入箍筋的环箍作用和计入箍筋环箍作用的完整的桩身模量计算值。并推导了计入配筋影响的桩身压缩弹性公式。
     桩的长径比过大且桩侧土为软弱土时,需要验算桩的稳定性。本文采用伽辽金法,假定侧摩阻沿桩身为均匀分布或三角分布,土侧压力采用m法为基础的地基反力,得出了不同情况下的临界压力。
     本文通过对1800根静载试桩的统计数据分析得到:桩身压缩量随荷载水平和桩长的增加而增加,当荷载和桩长大于一定值后,压缩量的变化趋势平缓。桩长越长用规范公式计算得出的计算值误差就越大。提出用Ψ=ξ_eE_c/E_s作为统计量来联合反映桩身压缩系数和桩身变形模量与混凝土弹性模量的差别。并得到线性回归的计算公式。最后通过工程实例进行了验算并提出了相关工程建议:对箍筋加强范围的计算提出了自己的公式。
First of all, the characteristics of concrete, reinforcing bar and super-long pile are presented. And then it put forth that it is unreasonable to use the concrete elastic modulus to simulate the response of the pile embedded into soils because of the difference between the elastic modulus of concrete and the deformation modulus of pile shaft. This difference is mainly due to that the responses of concrete subjected to uniaxial stress and tri axial stress are different.
     In the next part, a new method is developed to calculate the deformation modulus of pile shaft. In this model, the influence of the reinforcement ratio on the deformation modulus of pile shaft is taken into account, and based on the whole stress-strain curves, the values of the deformation modulus of pile shaft are obtained considering the strengthen influence of the reinforcement hooped spiral. Furthermore, the formula of the elastic compression of pile is derived considering the effect of the reinforcement.
     The stability of the super-long pile embedded into soft soils should be considered. Herein the assumptions of the triangular distribution and uniform distributed are adopted to simulate the pile side resistance, and M-method is used to simulate the soil counterforce. And then the critical load is given using the Galerkin method.
     Form the data of 1800 piles, it can be concluded that the compression of pile shaft increases with increasing pile length and loading level, and the increased trend is not significant when the pile length and pile head load are larger than a certain value. The error between the measured and the calculated value of the compression of pileshaft increases with increasing pile length. Moreover, a statistical coefficientΨ=ξ_eE_c/E_s, isused to present the pile compression coefficient and the error between the elastic modulus of concrete and the deformation modulus of pile shaft. In addition, a linear regression formula is given. In the last of this paper, the rationality of the proposed method is proven using an engineering example, and some suggestions for the engineering practice are put forward.
引文
[1]中国建筑标准设计研究所主编,民用建筑设计通则(GB 50352—2005),北京,中国建筑工业出版社,2006,1-97
    [2]中国建筑科学研究院主编,高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002),北京,中国建筑工业出版社,2006,1-249
    [3]张忠苗.,桩基工程,北京,中国建筑工业出版社,2007,1-542
    [4]任光勇,桩基在竖向荷载作用下的压缩量和稳定性研究,杭州,浙江大学,2003,1-88
    [5]张忠苗,深厚软土非嵌岩超长桩受力性状试验研究,土木工程学报,2004 32(4):64-69
    [6]张忠苗,软土地基超长嵌岩桩的受力性状,岩土工程学报,2001,23(5):552-556
    [7]张忠苗,软土地基大直径桩受力性状与桩端注浆新技术,杭州,浙江大学出版社,1997,1-194
    [8]张忠苗,根据不同桩长对比试验优化设计桩持力层的研究,岩石力学与工程学报,2007,26(2):4251-4258
    [9]张忠苗,考虑泥皮效应的大直径超长桩离心模型试验研究,岩土工程学报,2006,28(12):2066-2072
    [10]张忠苗,钻孔桩泥皮土与桩间土性状试验研究,岩土工程学报,2006,28(6):695-670
    [11]Randolph M F,Wroth C P.,Amdysis of deformation vercally loads,J.Geotech.Engrg,ASCE 104,1978,(12)
    [12]任光勇、张忠苗,桩身混凝土在竖向荷载作用下的压缩量试验研究,岩石力学与工程学报,2004,23(2):348-354
    [13]张忠苗,软土地基大直径桩受力性状与桩端注浆新技术,杭州,浙江大学出版社,2001
    [14]董必昌、郑俊杰,CFG桩复合地基沉降计算方法研究,岩石力学与工程学报,2002,21(7):1084-1086
    [15]阳吉宝,钟正雄,超长桩的荷载传递机理,岩土工程学报,1998,20(06):108-112
    [16]阳吉宝,超长桩荷载-沉降曲线的拟合方法,工业建筑,1995,25(8):29-32.
    [17]朱向荣,方鹏飞,深厚软基超长桩工程性状试验研究,岩土工程学报,2003,25(1):76-79
    [18]池跃君;顾晓鲁;周四思;大直径超长灌注桩承载性状的试验研究工业建筑
    [19]丘湘泉.汕头大直径超长桩基设计实践.高层建筑桩基工程技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1998:101-105
    [20]赵明华,王季柏.基桩计入摩擦力的屈曲分析[J].岩土工程学报,1996,18(3):87-90
    [21]Seed,H B&Reese,LC(1957).The action of soft clay along friction piles.Trans,ASCE,Vol.122:731-754
    [22]朱大同;傅朝方桩的计算长度中国公路学报2001,25(04)曹汉志,桩的轴向荷载传递及荷载沉降曲线的敷值计算方法,岩土工程学报,1986,8(6).
    [23]《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)北京,中国建筑工业出版社,2008,1-317
    [24]2000,25(8)Seed,H.BI&Reese,L.C.The action of soft clay a—long friction piles,Trans.ASCE,1957,122,731-754
    [25]Kezdi.A.,the beating capacity of pile and pile groups,Proc.4th ICSMFE,1957(2),
    [26]赵明华,王季柏,基桩计入摩阻力的屈曲分析,岩土工程学报,1996,18(3):87-90
    [27]cooke,R.W,The settlement of friction pile foundations,proc.conf.on tall buildings,Kuala lumpur,1974
    [28]Randolph,MF&Wroth,CP(1978).Analysis of deformation of vertically loaded piles.ASCE,Vol,104,CT12:1465-1488
    [29]Geddes,JD(1966).Stress in foundation soils due to vertical subsurface loading.Geotechnique,16(3):231-255
    [30]Geddes,JD(1969).Boussinesq-based approximation to the vertical stresses caused by pile-type subsurface loading.Gectechnique,19(4):509-514
    [31](Poulos H G.Analysis of the settlement of pile group,Geotechnique,1968,18(3):449-471)
    [32]Poulos H G.Pile behavior-theory and application[J].Geotech-nique,1989,39(3):365-415.
    [33]]Brandzage A,Harboe E.Buckling tests of slender steel piles in soft,quick,clay.In:Proc.,4th Int.conf.on Soil Mech and Found.Engrg.1957,2:19-23
    [34]lee K L.Bucking of partially embedded piles in sand,Journal of Soil Mechanics and Foundation Division,ASCE,1968,94(1):255-270
    [35]Sovince I.Buckling of piles with initial curvature,In:proc,10th Int.Conf,on soil Mech.and Found.Engrg,1981,2:851-856
    [36]Davissonm T,Robinson K E.Bending and buck-ling partially embedded piles[C].Proceeding 6th In-ternational conference on SoilMechanic and FoundationEngineering.Toronto:University of Toronto Press,1965:243-246.
    [37]四校合编,混凝土结构 上册 混凝土结构设计原理,中国建筑工业出版社 2006,1-325
    [38]过镇海,钢筋混凝土原理,清华大学出版社1999,1-377
    [39](苏)A.E.谢依金,A.E.(ШeйKиH,A.E.),胡春芝,袁孝敏,高学善,水泥混凝土的结构与性能,中国建筑工业出版 1984,1-350
    [40]车宏亚,混凝土结构原理,天津大学出版社1999,1-299
    [41]《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002),北京,中国建筑工业出版社,2008 2008,1-348
    [42]过镇海,混凝土的强度和变形 试验基础和本构关系,清华大学出版社,1997,1-230
    [43]格沃兹杰夫,A.A.(ΓBoздeB,A.A.),张祖光,(苏)A.A.,钢筋混凝土强度问题新论,中国建筑工业出版社,1982,1-269
    [44]陈惠发,萨里普A.F.,余天庆,混凝土和土的本构方程Constitutive equations formaterials of concrete and soil,中国建筑工业出版社,2007,1-427
    [45]惠荣炎,黄国兴,易冰若,混凝土的徐变,中国铁道出版社1988,1-262
    [46]中国建筑科学研究院建筑工程材料及制品研究所,混凝土及钢筋混凝土土壤腐蚀数据积累及规律性研究,建筑科学,1998,14(1)
    [47]张忠苗,贺静漪,温州323m超高层超长单桩与群桩基础实测沉降分析,岩土工程学报,2010,第三期
    [48]张忠苗,辛公锋,夏唐代,高荷载水平下超长桩承载性状试验研究,岩石力学与工程学报,2005,24(13):2397-2402
    [49]朱向荣,方鹏飞,黄洪勉,深厚软基超长桩工程性状试验研究,岩土工程学报,2003,25(1):76-79
    [50]黄生根,龚维明.苏通大桥一期超长大直径试桩承载特性分析,岩石力学与工程学报,2004,23(19):3370-3375,
    [51]邓友生,龚维明,袁爱民,超长大直径钻孔灌注桩群桩效应系数研究,重庆建筑大学学报,2007,29(6):84-87,97
    [52]蒋建平,章杨松,高广运,大直径超长灌注桩弹塑性有限元分析,力学季刊,2006,(2):45-49
    [53]蒋建平,汪明武,高广运,桩端岩土差异对超长桩影响的对比研究,岩石力学与工程学报,2004,23(18):3190-3195
    [54]蒋建平.大直径超长桩的承载潜力问题探讨,西安建筑科技大学学报(自然科学版),2006,38(3):333-338
    [55]莱昂哈特,F.(Leonhardt,F.),胡贤章,程积高,(德)F.莱昂哈特,钢筋混凝土结构裂缝与变形的验算,水利电力出版社1983,1-228
    [56]丁祖堪,翁大厚,美国混凝土协会,钢筋混凝土柱,北京,中国建筑工业出版社1984,1-270
    [57]蔡四维,蔡敏,混凝土的损伤断裂,北京,人民交通出版社,1999,1-200
    [58]宋启根,钢筋混凝土力学,南京,南京工学院出版社1986,1-226
    [59]江见鲸,冯乃谦,混凝土力学,北京,中国铁道出版社1991,1-288
    [60]损伤力学及其应用,李兆霞,北京,科学出版社,2002,1-157
    [61]徐定华,徐敏,混凝土材料学概论,北京,中国标准出版社,2002,1-300
    [62]宋玉普,多种混凝土材料的本构关系和破坏准则,北京,中国水利水电出版社,2002,1-272
    [63]李存权,结构稳定和稳定内力,北京,人民交通出版社2000,1-191
    [64]陈骥,钢结构稳定理论与设计Stability of steel structures theory and design,北京,科学出版社2001,1-485
    [65]杨维好,任彦龙.端部嵌固桩的稳定性分析,岩石力学与工程学报,2000,19(3)
    [66]刘光栋,罗汉良,杆系结构稳定口,北京,人民交通出版社,1988
    [67]铁摩辛柯,,张福范译,弹性稳定理论,北京,科学出版社,1958
    [68]杨维好,顶部弹性固结、底部嵌固桩的稳定性分析,中国矿业大学学报1999 28(6):544-546
    [69]吴迪光,变分法,北京,高等教育出版社,1987
    [70]陆文端,微分方程中变分方法,北京,科学出版社,2003
    [71]宇传华,颜杰,Excel与数据分析,北京,电子工业出版社,2002,315
    [72]张文彤,世界优秀统计工具SPSS 11统计分析教程高级篇,北京,北京希望电子出版社,2002,364
    [73](美)罗伯特·约翰逊,(美)帕特里夏·库贝,基础统计学,科学出版社,2003,13958
    [74]王静龙,梁小筠,定性数据分析,华东师范大学出版社,2005,180
    [75](美)L.沃塞曼(Wasserman,Larry),张波,统计学完全教程,科学出版社,2008,304
    [76]樊振宇 基于能量守恒定律的桩基础沉降计算方法 硕士论文 东南大学南京
    [77]深长桩力学性态计算分析樊振宇地下空间与工程学报,2007,3(7)1319-1323
    [78]Hognestad E.Concrete stress Distribution in Ultimate Strength Design.ACI, dec 1955.455-497;
    [79]R(u|¨)sch H.Research Toward a General Flexural Concrete.ACI,July 1960.1-28
    [80]sargin M.Stress-Strain Relationships for Concrete and the Analysis of Structural Concrete sections.Canada,1971
    [81]Kent D C,Park R.Flexural Members with confined Concrete ASCE,1971,97(ST7).1969-1990
    [82]过镇海,张秀琴等,混凝土应力-应变全曲线的实验研究,建筑结构学报,1982,3(1):1-12
    [83]张秀琴、过镇海、王传志,反复荷载下箍筋约束混凝土的应力—应变全曲线方程,建筑结构学报,1982,(9):16-20.
    [84]张忠苗等,桩基工程学,北京,中国建筑工业出版社,2007,542

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700