现浇混凝土薄壁管桩单桩承载性能分析.pdfVIP

现浇混凝土薄壁管桩单桩承载性能分析 费 康刘汉龙高玉峰陈育民 (河海大学岩土工程研究所，南京210098) 摘要振动沉模现浇混凝土薄壁管桩(简称P(YC柱)技术是河海大学自主开发研制的用于地基加 固处理的新技术，它是一种适合干软土地区的新型高效优质桩型。本文采用考虑土塞与桩相互作用的 简化方法和全面反映桩土接触面滑移、脱开特性的非线性有限元对单桩静载试验进行了模拟，研究了 PCC桩的荷载传递机理。分析结果表明荷载沉降曲线数值模拟结果与现场试验相当接近，并揭示了内 外侧摩阻力的分布，端阻力的发挥，土塞的作用等一些目前无法由现场试验得到的结果。 关键词 薄壁管桩；土塞；荷载传递；简化方法；有限元 人 X 1前言 现浇混凝土薄壁管桩又称PCC桩…“，是河海大学岩土工程研究所刘汉龙教授等人开发的专 的环形腔体在活瓣桩靴的保护下打入到设计深度，在腔体内浇注混凝土后振动拔管，环形域中便 形成混凝土管桩。本文采用考虑了土塞与桩相互作用的简化方法和考虑桩土接触面滑移、脱开的 非线性有限元对单桩静载试验进行了模拟，研究PCC桩的受力特性。 2简化方法 2．1简化模型 桩荷载一沉降曲线的非线性主要是桩土界面间上的塑性变形和滑移所造成的，内外桩土界面 上的互相作用可以采用Smith提出的弹塑性模型‘“，在分析静载试验时忽略阻尼作用。桩体和土 塞均用一系列的集中质量块体和线性弹簧模拟”o，桩结点和土塞结点之间通过弹簧与滑块连接 (图1)，从而在分析中可以考虑土塞和桩的相互作用。桩结点和桩周土结 点之间，桩端和桩端土之间也都采用弹簧与滑块连接。 将作用在长度△L的桩身单元的外摩擦力等效为一个摩擦力r。作用 到桩身第m个结点上有 r。=d。X“。≤2”ro△Lr一 (1) d。=27rro△L×k。 (2) 式中U。是桩土界面上土的位移；k：是弹簧的刚度。桩身与桩周土或土塞 之间的界面处在剪应力达到最大剪应力前，不会发生相对位移．即桩身位 移“=“。 内摩擦力的发挥伴随着土塞中心与土塞边缘的相对位移，桩内摩擦力 R。为 R。=D。X(【，乞一u-)≤2Ⅱ-△Lr～(3) 图1简化模型 中国土木工程学会第九届土力学及岩土5-程学术会议论文集 北京2003—10—25～28 D。=2Ⅱr：△L×k。， (4) 其中r。是桩的内半径；U1是土塞中心点的位移；u2是桩与土塞界面处土的位移。 桩端土体反力为 r。=d。ד。≤d—A (5) d。=A×k6 (6) 其中“。是桩底位移；k。是弹簧刚度；A是桩的横截面面积。 同样．土塞底部反力为 R。=D。×U：≤口一A， (7) D。=A：×k^ (8) 其中u：是土塞在桩底处的位移；k。是弹簧刚度系数；A。是土塞的面积。 2．2计算方法 由桩体和土塞第m个结点的平衡条件可得 (9) 6。△“。一1一(b。+b。十l+d。+D。)△“。。+D。U。+b。+lAu。+l=0 (10) B。△U。l+D。△“。(B。+B。+1+D。)△U。+／3。+lAU。+l=0