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| 大直径钻埋预应力混凝土空心桩承载性能的研究 |
| 冯忠居 |
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| STUDY ON BEARING PERFORMANCE OF LARGE DIAMETER BORED HOLLOW PILE OF PRESTRESSING FORCE CONCRETE |
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摘要 大直径钻理预应力空心桩是一种将预制桩和钻孔桩两者的优点结合在一起的全新桩型，研究通过室内模拟试验及数值仿真，对桩在竖向荷载作用下桩的承载性状进行了分析，并对桩在水平向荷载及其组合荷载作用下桩的内力变化规律进行了分析；确定了大直径钻埋预应力混凝土空心桩的刚性与柔性界定标准。建立了大直径空心桩在偏心荷载作用下的内力计算公式和竖向荷载作用下桩承载力计算公式；提出了较为完整的大直径钻埋预应力混凝土空心桩设计计算方法。研究成果主要有：
(1) 室内模拟试验结果表明：大直径钻埋预应力混凝土空心桩在施工中对桩端和桩侧均采用了压浆技术，从而在桩侧和桩端形成了一层硬壳层，强化了桩侧和桩端土的强度特性，使桩与桩侧介质间的剪切滑移发生在压浆混凝土与桩侧土介质间，相当于增加了有效桩径，提高了桩的总侧阻力。桩端土层的强化，使桩端阻力大为提高。
(2) 仿真分析结果表明：土体参数、压浆效果、桩体参数对桩的竖向承载性状均有不同程度的影响。粘聚力c值对桩承载力的影响程度随着荷载的增加逐渐增加，内摩擦角j 值对桩承载力的影响程度受桩沉降变形大小的变化而变化；桩侧压浆混凝土层厚的变化对桩承载力影响显著。桩端压浆体厚度对提高空心桩承载力效果明显，而且桩越短提高的越明显；当桩长超过一定长度后，极限承载力并不随桩长增加相应的有明显提高，桩长40 m左右为其临界桩长。
(3) 桩在水平荷载或弯矩作用下的仿真计算结果表明：桩的长径比L/D＜5时表现为刚性短桩的力学性状，L/D≥5时，表现为弹性长桩的力学性状；第一零点深度随桩长呈非线性增大；桩各截面的应力随着水平荷载的增加而增加，且各级荷载作用下的应力在地面以下呈曲线分布；桩前土抗力随着水平荷载增大而增大，但不论水平荷载大小，桩前土抗力均随着桩入土深度的增加而减小；桩周土体模量的变化对桩身各截面拉应力影响不明显。
(4) 推导了大直径钻埋预应力混凝土空心桩偏心受压计算公式，该公式的建立对现行《公路桥涵设计规范》中没有预应力混凝土构件偏心受压荷载计算理论公式进行了补充，也为大直径空心桩结构的设计计算理论完善奠定了基础。
(5) 建立了空心桩的竖向承载力理论计算公式，并和现场实测结果、仿真分析、经验公式等方法的计算结果进行了比较，表明其误差和实际相比较小，可用于大直径钻埋预应力混凝土空心桩基承载力的确定。
(6) 提出了完整的大直径钻埋预应力混凝土空心桩的设计理论和施工方法，为该桩型在实际工程中的应用奠定了理论基础。
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| 关键词 ：
大直径空心桩,
模拟试验,
仿真分析,
桩承载力,
桩周压浆
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收稿日期: 2003-10-15
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