中央储备项目中PHC管桩的优化设计和工程应用的研究硕士论文开题报告.doc

1、硕 士 研 究 生 学 位 论 文开 题 报 告论 文 题 目 ： 中 央 储 备 项 目 中 PHC 管 桩 的 优 化 设 计和 工 程 应 用 的 研 究学 科 、 专 业 ： 结 构 工 程 研 究 方 向 ： 土 木 工 程 材 料 研 究 及 工 程 应 用硕 士 生 姓 名 ： 导 师 姓 名 ： 报 告 主 持 人 ： 报 告 时 间 ： 2017 年 9 月 11 日目 录1 绪 论 .11.1 PHC 管 桩 的 特 点 和 基 本 性 能 .11.2 PHC 管 桩 的 应 用 局 限 .21.3 国 内 外 研 究 现 状 .31.3.1 国 内 研 究 现 状 .31

2、.3.2 国 外 研 究 现 状 .51.4 课 题 的 选 题 依 据 .72.研 究 工 作 的 设 想 .92.1 概 述 .92.2 课 题 的 研 究 目 标 .92.3 研 究 思 路 和 研 究 方 法 .93 课 题 的 工 作 计 划 .113.1 课 题 的 研 究 内 容 .113.1.1 场 地 地 形 、 地 貌 、 岩 土 水 文 的 测 量 .113.1.2 PHC 管 桩 的 实 地 实 验 .113.1.3 理 论 分 析 和 最 优 设 计 .123.2 试 验 所 需 条 件 和 经 费 .123.3 可 能 遇 到 的 问 题 及 解 决 措 施 .12

3、3.4 学 位 论 文 的 工 作 计 划 .13参 考 文 献 .1411 绪论预 应 力 高 强 混 凝 土 管 桩 （ 简 称 PHC 管 桩 ） ， 是 在 近 代 高 性 能 混 凝 土 （ HPC） 1和预 应 力 技 术 2,3的 基 础 上 发 展 起 来 的 混 凝 土 预 制 构 件 4-6。 PHC 管 桩 在 专 业 工 厂 里 采 用 先张 法 预 应 力 和 砼 离 心 成 型 工 艺 ， 经 过 蒸 压 养 护 而 制 成 ， 可 以 通 过 陆 路 和 水 路 运 输 往 施工 现 场 ， 通 过 锤 击 或 者 静 压 的 方 法 沉 桩 从 而 作 为 建

4、筑 物 的 基 础 。 由 于 PHC 管 桩 的 性 能卓 越 ， 并 且 工 程 适 应 性 较 强 ， 因 此 世 界 各 国 都 在 广 泛 应 用 。在 20 世 纪 80 年 代 ， 我 国 引 进 日 本 、 美 国 以 及 欧 洲 发 达 国 家 的 先 进 技 术 ， 成 功 研制 生 产 了 PHC 管 桩 ， 并 且 将 该 技 术 进 一 步 发 展 ， 使 得 PHC 管 桩 能 够 大 范 围 推 广 并 应 用 。到 在 20 世 纪 90 年 代 ， 经 过 建 设 部 的 大 力 推 广 ， PHC 管 桩 成 为 一 种 成 熟 的 工 程 产 品 ，被 广

5、 泛 应 用 在 工 业 与 民 用 建 筑 、 桥 梁 、 港 口 码 头 、 水 利 工 程 等 不 同 类 型 的 工 程 项 目 当中 。1.1 PHC 管桩的特点和基本性能目 前 PHC 管 桩 在 国 内 已 经 广 泛 应 用 ， 国 内 生 产 PHC 管 桩 的 专 业 工 厂 有 接 近 百 家 ，各 个 厂 家 的 产 品 尺 寸 。 性 能 不 尽 相 同 。 但 是 在 总 体 上 来 说 ， 国 内 PHC 管 桩 生 产 的 直 径主 要 有 400、 500， 550、 600 等 ， 单 节 管 桩 最 长 12m， 最 短 4m， 其 力 学 性 能 差别

6、不 太 大 。 表 1 为 某 个 厂 家 的 PHC 管 桩 的 基 本 性 能 ， 以 供 参 考 。PHC 管 桩 的 特 点 比 较 鲜 明 ， 主 要 有 以 下 几 个 特 点 7-9。 （ 1） 质 量 稳 定 可 靠 ： PHC 管桩 利 用 先 进 的 工 艺 和 设 备 ， 在 专 业 工 厂 的 流 水 线 上 预 制 生 产 ， 施 工 质 量 严 格 控 制 ， 产品 质 量 稳 定 可 靠 。 （ 2） 应 用 范 围 广 ， 工 程 适 应 性 强 ： PHC 管 桩 有 不 同 的 规 格 、 长 度 可以 供 选 择 ， 设 计 选 用 范 围 广 ， 对 桩

7、 端 持 力 层 起 伏 变 化 大 的 地 质 条 件 适 应 性 强 。 同 时 ，桩 身 抗 裂 性 能 好 ， 耐 锤 击 ， 土 层 穿 透 力 强 ， 可 采 用 不 同 的 沉 桩 工 艺 （ 如 射 水 法 、 锤 击法 、 静 压 法 等 ） 进 行 施 工 。 （ 3） 抗 弯 、 抗 拉 性 能 好 ： 由 于 PHC 管 桩 桩 身 砼 强 度 高 ， 加上 使 用 了 高 强 度 、 低 松 弛 的 预 应 力 专 用 钢 筋 ， 使 得 桩 身 具 有 较 强 的 有 效 预 应 力 （ 58MPa） ， 因 此 PHC 管 桩 具 有 相 当 大 的 抗 弯 和

8、抗 拉 伸 能 力 。 （ 4） 耐 久 性 好 ： PHC 管 桩 采用 了 高 速 离 心 成 型 工 艺 （ 离 心 加 速 度 高 达 30-35g） 和 高 温 高 压 （ 压 力 106Pa;温 度 180 ）2蒸 汽 养 护 ， 因 此 桩 身 混 凝 土 密 实 性 好 （ 砼 容 重 达 到 2600kg/m3左 右 ） ， 其 抗 渗 性 、 抗 硫酸 盐 腐 蚀 性 、 耐 碳 化 性 均 普 通 砼 。 （ 5） 单 桩 承 载 力 高 ， 单 位 承 载 力 价 格 便 宜 ： PHC 管桩 桩 身 混 凝 土 强 度 等 级 为 C80， 具 有 高 强 性 能 ，

9、 600 的 PHC 管 桩 的 单 桩 允 许 承 载 能 力达 到 2500-3200kN， 其 单 位 承 载 能 力 的 造 价 比 预 制 混 凝 土 方 桩 和 钻 孔 灌 注 桩 低 。 （ 6）施 工 速 度 快 ， 工 期 短 。 PHC 管 桩 在 专 业 工 厂 预 先 生 产 ， 由 于 设 备 和 工 艺 先 进 ， 预 制 周期 短 ， 能 按 照 工 程 进 度 要 求 及 时 供 应 ， 施 工 前 期 准 备 时 间 短 ， 一 般 能 缩 短 工 期 1-2 个 月 。（ 7） 对 施 工 场 地 要 求 高 ， 施 工 场 地 不 需 要 预 制 场 地

10、， 无 砂 石 、 水 泥 ， 无 泥 浆 污 染 ，对 施 工 场 地 狭 窄 的 工 程 特 别 适 用 。表 1 PHC 管 桩 力 学 性 能 4外 径 /mm 型 式 壁 厚 /mm 砼 有 效 预压 力 /MPa轴 心 受 压极 限 值 /kN抗 裂 弯 矩/kNm极 限 弯 矩/kNm薄 壁 55 4.15 2.325 41 63A 95 4.14 3.566 59 81400B 95 4.73 3.486 80 145薄 壁 60 3.41 3.250 68 91A 100 4.32 4.919 109 151500B 100 8.27 4.788 156 292薄 壁 70

11、3.04 4.588 111 137A 100 3.82 6.647 172 471600B 100 7.43 7.350 260 4711.2 PHC 管桩的应用局限PHC 管 桩 的 优 势 比 较 明 显 ， 但 也 存 在 一 些 不 足 10-14。 例 如 ： （ 1） 管 节 接 点 有 腐 蚀 ：PHC 管 桩 采 用 钢 端 板 焊 接 法 接 桩 ， 2 管 节 的 接 点 处 受 锈 蚀 影 响 。 尤 其 在 水 深 较 大 ， 管桩 接 点 暴 露 在 水 泥 面 上 时 ， 锈 蚀 影 响 是 令 人 最 担 心 的 。 （ 2） 管 径 小 ： 由 于 长 径 比

12、 过 大容 易 断 桩 ， 规 范 规 定 PHC 的 管 桩 的 长 径 比 不 宜 超 过 100.目 前 PHC 管 桩 产 品 的 最 大 外 径3为 600mm， 根 据 长 径 比 的 要 求 ， 桩 长 受 到 限 制 。 （ 3） 不 适 用 与 某 些 特 殊 的 地 质 条 件 。如 ： 不 适 用 于 要 求 嵌 岩 桩 的 地 质 ， 不 适 用 于 岩 溶 发 达 的 地 质 。面 对 PHC 管 桩 的 应 用 局 限 ， 我 们 在 实 际 工 程 中 就 必 须 要 勘 探 好 应 用 地 的 地 质 ，同 时 要 注 意 生 产 和 施 工 的 过 程 ， 避

13、 免 不 必 要 的 人 为 因 素 造 成 PHC 管 桩 的 性 能 降 低 ， 导致 工 程 质 量 不 合 格 。 在 实 际 应 用 中 ， 我 们 也 需 要 弥 补 PHC 管 道 的 不 足 ， 尽 可 能 发 挥 其卓 越 的 优 势 ， 让 其 在 工 程 中 具 有 更 好 的 应 用 价 值 。1.3 国内外研究现状1.3.1 国 内 研 究 现 状张 勋 和 刘 宁 15,-18等 人 通 过 实 验 和 数 据 模 拟 的 方 法 研 究 了 PHC 管 桩 水 平 承 载 力 。 目前 对 PHC 管 桩 水 平 承 载 力 的 研 究 多 采 用 水 平 静 载

14、 试 验 、 解 析 法 和 数 值 模 拟 等 方 法 。 影响 PHC 管 桩 水 平 承 载 力 的 因 素 较 多 ， 水 平 静 载 试 验 通 常 没 有 考 虑 竖 向 荷 载 的 作 用 ； 解析 解 法 对 桩 土 作 用 和 实 际 的 地 质 条 件 做 了 过 多 的 简 化 ； 数 值 模 拟 方 法 往 往 将 PHC 管 桩看 做 弹 性 体 ， 忽 略 了 混 凝 土 的 特 性 和 桩 身 预 应 力 的 作 用 。 张 勋 和 刘 宁 等 人 基 于 以 上 情 况 ，总 结 了 国 内 外 关 于 桩 基 水 平 承 载 力 的 研 究 成 果 和 进 展

15、 ， 并 以 PHC 管 桩 为 例 ， 采 用 现 场试 验 和 有 限 元 模 拟 结 合 的 方 法 ， 研 究 竖 向 荷 载 和 水 平 荷 载 同 时 作 用 下 桩 土 的 工 作 性 状及 竖 向 荷 载 作 用 对 单 桩 水 平 承 载 力 的 影 响 ， 得 到 了 一 些 有 价 值 的 结 论 和 认 识 。 采 用 自设 的 竖 向 荷 载 加 载 装 置 ， 参 考 桩 基 水 平 静 载 试 验 的 方 法 ， 现 场 监 测 了 PHC 管 桩 在 竖 向荷 载 作 用 下 的 桩 顶 水 平 力 和 位 移 ， 并 分 析 了 不 同 竖 向 荷 载 作 用

16、 下 的 单 桩 水 平 承 载 力 。结 合 水 平 静 载 试 验 ， 采 用 有 限 元 软 件 对 现 场 试 验 进 行 了 模 拟 分 析 ， 桩 身 混 凝 土 采 用 了弥 散 开 裂 模 型 ， 同 时 考 虑 预 应 力 的 作 用 ， 桩 周 土 采 用 摩 尔 -库 伦 模 型 ， 模 拟 结 果 与 现 场试 验 基 本 一 致 ， 认 为 竖 向 荷 载 可 延 迟 PHC 管 桩 的 开 裂 ， 增 大 开 裂 弯 矩 ， 但 同 时 也 提 高了 桩 顶 的 水 平 位 移 。 论 文 同 时 对 不 同 桩 型 PHC 管 桩 的 抗 弯 试 验 和 水 平

17、静 载 试 验 进 行 了模 拟 分 析 ， 认 为 随 配 筋 量 和 预 应 力 的 增 加 ， 管 桩 的 开 裂 弯 矩 和 水 平 承 载 力 都 有 所 增 大 。何 志 超 、 黄 彬 19,20等 人 通 过 实 验 和 数 据 模 拟 的 方 法 研 究 了 PHC 管 桩 竖 向 承 载 力 。预 应 力 混 凝 土 管 桩 是 一 种 新 型 的 基 桩 形 式 ， 它 融 合 了 现 代 预 应 力 技 术 、 混 凝 土 技 术 与离 心 成 管 技 术 ， 具 有 单 桩 承 载 力 高 、 抗 裂 、 抗 弯 性 能 好 、 质 量 可 靠 耐 久 性 好 、 施

18、 工 工期 短 等 诸 多 优 点 ， 但 是 ， 由 于 预 应 力 混 凝 土 管 桩 的 承 载 机 理 比 较 复 杂 ， 影 响 其 工 作 性4能 的 因 素 较 多 ， 目 前 尚 且 缺 乏 对 预 应 力 混 凝 土 管 桩 荷 载 传 递 机 理 的 理 论 研 究 ， 同 时 也 没有 系 统 的 分 析 各 种 因 素 对 其 承 载 特 性 的 影 响 情 况 。 使 得 在 实 际 的 设 计 、 施 工 中 ， 理 论 支撑 方 面 尚 显 不 足 ， 对 其 研 究 至 今 仍 处 于 半 经 验 半 理 论 的 状 态 。 若 在 理 论 上 能 进 一 步

19、研 究其 承 载 特 性 ， 对 其 以 后 的 设 计 和 施 工 ， 保 证 工 程 可 靠 性 、 安 全 性 将 具 有 十 分 重 要 的 意义 。 何 志 超 和 黄 彬 等 人 首 先 介 绍 了 预 应 力 混 凝 土 管 桩 的 发 展 及 应 用 情 况 ， 并 对 国 内 外的 研 究 现 状 做 了 简 明 阐 述 。 在 总 结 分 析 桩 土 体 系 荷 载 传 递 机 理 的 基 础 上 ， 结 合 具 体 的工 程 实 例 ， 采 用 有 限 差 分 法 ， 应 用 快 速 拉 格 朗 日 差 分 软 件 FLAC-3D 程 序 对 预 应 力 混 凝土 管 桩

20、 进 行 合 理 建 模 ， 模 拟 其 受 力 机 理 ， 对 其 承 载 力 及 沉 降 关 系 进 行 分 析 研 究 。 其 次对 数 值 模 拟 与 单 桩 静 载 试 验 的 结 果 进 行 比 较 ， 得 出 一 些 结 论 ； 同 时 结 合 在 施 工 过 程 中对 预 应 力 混 凝 土 管 桩 的 承 载 力 进 行 动 态 监 测 ， 对 单 桩 的 承 载 特 性 进 行 分 析 ， 确 定 单 桩的 侧 阻 力 和 端 阻 力 之 间 的 关 系 ； 通 过 有 限 差 分 软 件 ， 对 工 程 中 的 群 桩 进 行 模 拟 分 析 ，进 一 步 研 究 在 不

21、 同 桩 长 、 不 同 桩 径 -壁 厚 、 不 同 桩 中 心 距 等 因 素 下 对 预 应 力 混 凝 土 管 桩的 沉 降 及 竖 向 承 载 力 的 影 响 ， 为 实 际 工 程 中 桩 基 的 设 计 、 施 工 提 出 一 些 有 益 的 意 见 和建 议 。 最 后 通 过 对 群 桩 的 数 值 模 拟 ， 以 桩 距 对 群 桩 的 影 响 为 例 ， 分 析 研 究 在 不 同 桩 距下 的 群 桩 效 应 ， 并 得 出 了 相 应 的 变 化 规 律 ， 进 而 揭 示 了 群 桩 基 础 的 优 势 ， 以 便 在 类 似工 程 中 推 广 应 用 。刘 勇 等

22、 21通 过 中 南 地 区 预 应 力 高 强 混 凝 土 管 桩 应 用 实 例 ， 总 结 了 在 复 杂 地 质 条 件下 使 用 预 应 力 管 桩 容 易 出 现 的 具 体 问 题 ,并 对 出 现 的 这 些 问 题 的 成 因 进 行 了 深 入 分 析 ，提 出 了 在 设 计 、 施 工 、 检 测 中 应 该 注 意 的 关 键 事 项 ， 为 该 地 区 预 应 力 管 桩 的 设 计 和 施工 提 供 了 有 参 考 价 值 的 资 料 。张 培 宏 等 人 22本 文 通 过 山 西 太 原 七 平 房 棚 户 区 改 造 项 目 的 工 程 实 例 ， 对 预

23、应 力 混凝 土 管 桩 在 细 砂 层 中 施 工 出 现 的 异 常 爆 桩 率 问 题 ， 通 过 对 管 桩 引 孔 、 压 桩 过 程 遇 到 的爆 桩 质 量 问 题 及 采 取 相 应 处 理 措 施 等 作 了 深 入 的 分 析 和 探 讨 ， 并 通 过 施 工 质 量 控 制 措施 、 爆 桩 取 得 了 很 好 地 控 制 效 果 ， 并 进 一 步 总 结 了 静 压 预 应 力 混 凝 土 管 桩 的 质 量 控 制要 点 ， 以 期 能 够 通 过 质 量 控 制 措 施 将 桩 的 合 格 率 控 制 在 合 理 范 围 内 。5周 顺 文 等 人 23通 过

24、分 析 PHC 管 桩 复 合 地 基 处 理 在 高 速 公 路 应 用 过 程 中 出 现 的 一 些质 量 事 故 ， 反 思 设 计 人 员 在 PHC 管 桩 复 合 地 基 处 理 设 计 阶 段 应 十 分 注 意 的 问 题 ， 同 时探 讨 了 PHC 管 桩 的 适 用 范 围 。曲 伟 等 人 24-26对 复 杂 地 质 条 件 下 大 直 径 PHC 管 桩 施 工 新 方 法 进 行 了 研 究 。 在 复 杂地 质 条 件 下 ， PHC 管 桩 的 压 桩 动 阻 力 以 及 单 桩 承 载 力 会 随 着 地 层 的 变 化 而 变 化 ， 为 了保 证 施

25、工 效 率 和 质 量 ， 需 要 对 复 杂 地 质 下 大 直 径 PHC 管 桩 施 工 新 方 法 进 行 深 入 研 究 与研 发 。 其 首 先 对 PHC 管 桩 工 艺 进 行 简 要 概 述 ， 其 次 结 合 实 例 分 析 复 杂 地 质 条 件 下 大 直径 PHC 管 桩 施 工 方 法 的 优 化 进 行 总 结 ， 然 后 阐 述 研 发 设 计 结 果 与 工 艺 实 施 效 果 。张 业 民 和 李 满 等 人 27-29以 实 际 工 程 为 依 托 ， 研 究 了 PHC 管 桩 采 用 静 压 式 施 工 技 术在 具 有 软 弱 下 卧 层 的 持 力

26、 层 中 并 且 受 环 境 场 地 影 响 无 法 穿 越 此 软 弱 夹 层 的 复 杂 地 质 条件 下 的 设 计 与 施 工 。 提 出 了 工 程 的 解 决 方 案 ,并 利 用 反 射 波 法 与 高 应 变 法 对 桩 基 进 行 检测 ， 通 过 检 测 结 果 分 析 证 明 所 设 计 的 PHC 管 桩 满 足 规 范 要 求 ， 可 为 类 似 工 程 设 计 与 施工 提 供 参 考 与 借 鉴 。凌 应 轩 和 李 建 宏 等 人 30-34通 过 实 验 和 理 论 分 析 的 方 法 研 究 了 预 应 力 混 凝 土 管 桩 填芯 混 凝 土 对 其 性

27、能 的 增 强 。 预 应 力 混 凝 土 管 桩 因 其 具 有 桩 身 强 度 大 ， 竖 向 承 载 力 高 ， 对各 种 地 质 条 件 适 应 性 好 ， 质 量 易 保 证 ,施 工 方 便 等 特 点 ， 在 我 国 工 程 中 得 到 广 泛 的 应 用 。然 而 ， 预 应 力 混 凝 土 管 桩 在 水 平 荷 载 作 用 下 时 ,其 桩 身 抗 弯 、 抗 剪 能 力 较 差 ,限 制 了 其 在许 多 工 程 中 应 用 。 工 程 中 常 采 用 填 芯 方 法 以 增 强 预 应 力 管 桩 的 抗 弯 、 抗 剪 能 力 ， 但 现 阶段 预 应 力 管 桩 设

28、 计 的 相 关 规 范 未 涉 及 填 芯 对 管 桩 抗 弯 、 抗 剪 承 载 力 的 影 响 及 相 应 的 设计 计 算 方 法 。 为 填 补 现 阶 段 预 应 力 管 桩 规 范 中 填 芯 PHC 管 桩 设 计 方 法 的 不 足 ， 通 过 素混 凝 土 填 芯 及 非 填 芯 PHC 管 桩 的 室 内 抗 弯 及 抗 剪 承 载 力 试 验 、 理 论 分 析 和 数 值 模 拟 等手 段 ， 较 为 系 统 研 究 了 素 混 凝 土 填 芯 对 PHC 管 桩 抗 弯 、 抗 剪 承 载 力 性 能 的 影 响 。1.3.2 国 外 研 究 现 状Park J B

29、 和 Zhu 等 人 35-38在 复 合 地 基 基 本 理 论 的 基 础 上 ， 对 PHC 桩 复 合 地 基 的 荷载 传 递 机 理 、 承 载 力 特 点 、 沉 降 及 单 桩 承 载 力 计 算 方 法 进 行 了 介 绍 分 析 ， 并 采 用Drucker- Prage 模 型 ,利 用 Ansys 中 的 DP 材 料 模 拟 土 体 单 元 ,在 桩 土 之 间 及 桩 与 垫 层 、 土体 与 垫 层 设 立 接 触 对 ， 建 立 了 PHC 桩 复 合 地 基 三 维 有 限 元 模 型 ， 对 复 合 地 基 进 行 了 数6值 模 拟 ， 并 且 根 据 数

30、 值 模 拟 结 果 与 现 场 PHC 桩 的 竖 向 抗 压 试 验 结 果 对 比 ， 对 模 型 能 否正 确 模 拟 PHC 复 合 地 基 的 桩 土 共 同 作 用 进 行 了 验 证 。 进 一 步 通 过 有 限 元 数 值 模 拟 桩 土共 同 作 用 ， 对 单 桩 及 群 桩 下 PHC 桩 复 合 地 基 承 载 力 性 状 进 行 了 研 究 。 对 PHC 桩 复 合 地基 的 桩 长 、 桩 径 、 垫 层 、 桩 间 距 等 一 系 列 因 素 对 复 合 地 基 承 载 力 的 影 响 进 行 了 讨 论 ， 根据 结 果 讨 论 了 桩 土 应 力 比 、

31、 桩 侧 摩 阻 力 、 桩 身 轴 力 等 随 影 响 因 素 改 变 而 产 生 的 变 化 规律 。 利 用 有 限 元 模 型 的 计 算 结 果 ,根 据 最 优 化 设 计 理 论 结 合 复 合 地 基 优 化 设 计 的 基 本 思想 ， 采 用 Ansys 软 件 的 优 化 处 理 器 模 块 (Optimization)， 对 PHC 四 桩 复 合 地 基 在 承 载 力和 沉 降 控 制 下 的 桩 间 距 、 桩 径 、 桩 长 进 行 优 化 分 析 探 讨 ， 以 期 给 实 际 工 程 中 提 供 一 定的 参 考 应 用 。Pan 和 zhang 等人 39

32、-41结 合 高 速 公 路 改 建 工 程 ， 分 析 了 预 应 力 管 桩 的 承 载 机 理 ，探 讨 管 桩 土 塞 的 形 成 原 因 和 力 学 机 理 。 对 预 应 力 管 桩 进 行 方 案 设 计 ， 探 讨 了 管 桩 在 应 用过 程 中 的 质 量 控 制 要 点 、 保 证 措 施 、 检 测 方 案 ， 并 结 合 实 体 工 程 解 决 管 桩 施 工 中 的 常见 问 题 。 通 过 后 期 的 质 量 检 测 发 现 ， 管 桩 处 理 的 软 基 承 载 力 ， 复 合 地 基 承 载 力 检 测 结果 完 全 能 够 满 足 设 计 要 求 ； 对 设

33、 计 有 管 桩 的 涵 洞 和 路 基 的 工 后 沉 降 量 观 测 ,其 工 后 沉 降量 较 少 ； 对 新 旧 路 基 结 合 部 进 行 了 观 测 ， 没 有 出 现 纵 向 裂 缝 ； 在 填 土 高 于 4.0m 的 填 方路 段 的 原 高 速 公 路 边 坡 处 施 工 预 应 力 管 桩 后 ， 管 桩 同 时 起 到 了 防 止 老 路 基 滑 塌 的 作 用 ，全 线 没 有 因 新 路 基 碾 压 施 工 产 生 的 震 动 造 成 旧 路 基 边 坡 滑 塌 现 象 。 因 此 ， 通 过 实 体 工程 的 设 计 和 施 工 实 践 ， 掌 握 了 高 强 度

34、 预 应 力 混 凝 土 管 桩 在 高 速 公 路 拓 宽 中 的 施 工 技 术和 控 制 措 施 。Tao.、 Xu.和 Zhao.等 人 42-46以 预 应 力 混 凝 土 管 桩 振 动 台 试 验 为 基 础 ， 通 过 对 收 集到 的 多 个 实 际 工 程 的 现 场 水 平 载 荷 试 验 资 料 进 行 提 取 和 整 理 ， 利 用 有 限 元 软 件ABAQUS 建 立 基 于 现 场 水 平 载 荷 试 验 的 单 桩 和 四 桩 水 平 载 荷 振 动 台 数 值 模 型 ， 得 到 桩土 抗 力 p-y 曲 线 ， 并 对 p-y 曲 线 进 行 对 比 分

35、析 。 数 值 模 型 正 确 模 拟 了 实 际 工 程 并 对 其进 行 了 补 充 ， 得 到 了 更 多 关 于 管 桩 抗 震 性 能 的 结 论 ， 直 接 推 广 到 实 际 工 程 中 。 通 过 建立 预 应 力 混 凝 土 管 桩 现 场 水 平 载 荷 试 验 数 值 模 型 ， 验 证 数 值 模 型 的 正 确 性 ， 得 到 现 场水 平 载 荷 试 验 的 桩 身 弯 矩 变 化 曲 线 ， 同 时 提 取 了 基 于 现 场 水 平 载 荷 试 验 的 桩 基 水 平 载荷 振 动 台 数 值 模 型 的 桩 身 弯 矩 ， 得 到 了 相 应 的 桩 身 弯

36、矩 MR 和 MS， 建 立 预 应 力 混 凝 土7管 桩 水 平 承 载 力 极 限 状 态 方 程 ， 计 算 出 三 个 实 际 工 程 中 单 桩 和 四 桩 水 平 承 载 力 可 靠 度 指标 ， 并 对 计 算 结 果 进 行 了 对 比 分 析 。 目 标 可 靠 度 的 确 定 ， 对 于 将 概 率 极 限 设 计 方 法 具体 应 用 于 管 桩 设 计 ， 有 着 重 要 作 用 。Xin.、 Zhao.和 Zhang 等 人 47-51对 近 年 多 地 区 静 压 管 桩 静 载 试 验 资 料 进 行 统 计 分 析 ，针 对 典 型 地 质 条 件 下 静 压

37、 管 桩 的 工 程 特 性 进 行 了 研 究 。 首 先 通 过 对 收 集 的 静 压 管 桩 静载 试 验 资 料 的 统 计 分 析 ， 得 出 一 些 静 压 管 桩 在 典 型 地 质 情 况 下 工 程 应 用 的 特 点 和 经 验 ；然 后 分 析 了 静 压 管 桩 的 压 桩 机 理 ， 对 其 压 桩 过 程 进 行 了 力 学 分 析 ， 提 出 了 一 种 基 于 球 形孔 扩 张 理 论 的 压 桩 力 估 算 方 法 ， 并 分 析 了 静 压 管 桩 施 工 终 压 力 与 竖 向 极 限 承 载 力 的 不 同 ，介 绍 了 地 区 对 两 者 关 系 的

38、 研 究 成 果 ； 接 着 在 总 结 桩 基 的 荷 载 传 递 理 论 的 基 础 上 ， 对 典 型地 质 条 件 下 静 压 管 桩 的 承 载 特 性 和 荷 载 沉 降 特 点 进 行 了 分 析 ， 并 根 据 Q-S 拟 合 曲 线 外推 单 桩 极 限 承 载 力 ； 最 后 利 用 快 速 拉 格 朗 日 差 分 软 件 FLAC 对 静 压 管 桩 的 荷 载 传 递 规律 和 竖 向 静 载 试 验 进 行 了 数 值 模 拟 计 算 ， 并 对 计 算 结 果 进 行 了 分 析 。Ramyasri.和 Jiang 等人 52-54结 合 地 区 地 下 地 基 处

39、 理 工 程 ， 并 就 预 应 力 混 凝 土 管 桩加 固 地 基 的 原 理 做 出 研 究 ， 进 行 地 基 处 理 方 案 设 计 并 使 用 FLAC3D 对 预 应 力 混 凝 土 管桩 进 行 数 值 分 析 ， 最 后 将 数 值 分 析 结 果 与 实 际 试 验 所 得 数 据 对 比 ， 证 实 此 方 案 可 行 。 为今 后 工 程 的 设 计 和 数 值 分 析 提 供 了 建 议 和 对 策 。1.4 课题的选题依据受中央储备粮盘锦油脂直属库委托，辽宁有色勘察研究院承担了拟建中央储备粮盘锦油脂直属库项目的岩土工程勘察工作。根据场地岩土条件和建筑物特征，建议采用

40、静压式 PHC 管桩或钻孔压灌桩，以粉细砂及粉细砂作桩端持力层。初步设计时各土层桩侧阻力特征值 qsa 及桩端阻力特征值 qpa 单桩承载力特征值必须经现场单桩静载荷试验确定。施工前必须在现场进行成桩工艺试验，并按规定进行静载试桩，根据试桩结果确定最终桩基设计参数及成桩工艺。J1#转接塔地上 8 层、地下 1层，基础埋深 4.5 米。基坑开挖可采用拉森板桩+内支撑方式，板桩嵌入冲填土下部黏性土中，降水方法采用坑底积水明排，但要考虑基底流土发生。本场地内素填土结构松散，不均匀，不稳定，厚度变化较大，工程性质差；冲填土性质软弱，不均8匀，厚度较大，不稳定；建议根据场地功能需要和使用要求，选择适宜的

41、方法进行地基处理。受场地影响，本项目有 6 个钻孔未能施工，建议具备条件时，进行补充勘察。本课题就来源于该项目，辽宁有色勘察研究院具有先进的勘探设备，能够提供充足的数据。同时，课题组在该领域具有深入的研究背景，课题组的导师和其他组员能够提供理论上的指导和技术上的帮助。本人也在该方面具有一定的研究基础和工作经验，能够很好的解决相应的问题。该课题能够为该场地提供 PHC 管桩的优化设计，并通过设计的 PHC 管桩为实际的工程施工提供技术指导和理论支撑及依据。因此，经过我对该课题的深入了解和学习，以及前期的实验准备和地质勘查，可以明确本 课 题 的 难 度 和 工 作 量 大 小 合 适 ， 在 导 师 的 指 导 下 可 以 按 时 完 成 。