基于植桩法开孔型PHC新型管桩轴压特性研究
预应力混凝土管桩作为目前广泛应用的一种桩型，目前管桩在灰岩地区的应用方面存在难以入岩或入岩时桩端与岩层咬合率低，桩位易偏移，桩端持力层力学性能利用率过低等问题，因此限制了其使用，而利用植桩法将管桩植入相应的持力层虽然解决了入岩方面的问题，但在岩溶发育的地区，桩底沉渣仍然是一个难以解决的问题。基于植桩法，研发一种结合高压水（高压气）清除孔底沉渣并具有后注浆功能的管桩就显得尤为重要。 本文利用ABAQUS有限元分析软件进行计算机模拟试验，研究了直接开孔后PHC管桩由于开孔对桩身整体的轴心受压承载力的折减，以及应力集中效应的分布，并基于此开发了四种对应的加固方案，并结合加固方案，设计了沉渣清除与注浆系统及相应的工艺。本文主要的工作以及研究成果如下: (1)直接对现有的500-100-AB型预应力混凝土管桩进行开孔，会极大削弱混凝土管桩的整体性能，最大的强度损失将达到46.83％; (2)由于未加固的管桩中预应力纵筋的数量较少，在对管桩进行侧壁开孔后，桩身侧壁开孔体的各区域应力集中效应存在一定的波动，管桩侧壁孔体中的拉应力集中效应为孔壁中心大，靠近桩内外侧小; (3)未加固的管桩直接在侧壁进行开孔后，管桩的开裂主要由侧壁开孔应力集中区的局部应力增高而引起的裂缝破损延伸而来，竖直开孔的方式存在应力集中交汇区，管桩的整体破坏来源于交汇区裂缝连通，星形开孔的方式可有效避免上下两开孔截面的应力集中区交叉，其对管桩裂缝连通具有良好的抗性; (4)改良配筋法加固方案中部分增加管桩的预应力筋数量以及在管桩的开孔区域上下两截面增设双套环型箍筋可有效减少由应力集中效应而带来的桩侧混凝土损伤; (5)钢套筒加固方案中在管桩侧壁孔体中利用钢套筒进行加固，其对管桩整体加固效果较改良预应力筋及增设双套环型箍筋的效果更好; (6)改良配筋结合钢套筒加固方案可使新型管桩的力学性能基本和标准完整型管桩相差无几不需要特别设置，25mm开孔的侧壁开孔管桩仅比标准管桩的最大压桩力低15％，满足使用需求。 (7)PHC管桩与钢管桩组合加固方案中的钢管桩在受到与之配套的PHC管桩的极限荷载时钢管桩处于弹性阶段，桩体没有任何破损，满足正常的压桩需求以及清孔需求，但是其在进行后注浆处理入岩锚固端时需要配合桩靴将桩端入岩区完全锚固在岩层上。 (8)通过将后注浆处理后的桩端锚固头与劲性体复合桩的破坏性试验中的桩头损坏状况做类比，表明加固桩在后注浆处理后，加固端锚固头的桩体材料极限承载力非常高，可有效的发挥灰岩地区的硬质岩持力层的力学性能，具备形成有较高承载力端承桩的先决条件。 (9)配合侧壁开孔型PHC新型管桩，设计了两套适合在工厂生产的沉渣清除注浆系统工艺以及配合植桩法关于该新型管桩的现场施工工艺。
PHC管桩;轴压特性;桩法开孔型PHC
广西大学
硕士
岩土工程
张信贵
2019
中文
TU473.1
2023-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）