【摘 要】
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预应力混凝土管桩作为一种刚性桩,具有施工方便、质量可靠、经济效益好等优点,近些年来已广泛应用于高速公路、高速铁路等深厚软基处理。在静压沉桩过程中,软土地基会出现明显的土体位移和超孔隙水压力等沉桩挤土的不良效应,对周边环境产生不利影响。因此,工程实践中通过采用合理安排沉桩顺序、控制沉桩速率等方法来减小沉桩时产生的超孔隙水压力,但这些措施均是针对桩周环境而言,并未从桩体自身结构的角度出发。为此,课题组
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预应力混凝土管桩作为一种刚性桩,具有施工方便、质量可靠、经济效益好等优点,近些年来已广泛应用于高速公路、高速铁路等深厚软基处理。在静压沉桩过程中,软土地基会出现明显的土体位移和超孔隙水压力等沉桩挤土的不良效应,对周边环境产生不利影响。因此,工程实践中通过采用合理安排沉桩顺序、控制沉桩速率等方法来减小沉桩时产生的超孔隙水压力,但这些措施均是针对桩周环境而言,并未从桩体自身结构的角度出发。为此,课题组提出了锥形-有孔柱形组合管桩技术,其目的就是为了有效减小静压沉桩时对周围环境产生的不利影响,同时增大复合地基面积置换率、提高复合地基承载力。作为一种新技术,本文采用室内模型试验和数值模拟等手段,对锥形-有孔柱形组合管桩静压沉桩前后桩周土体物理力学性质变化、沉桩过程中超孔隙水压力的产生和消散,以及沉桩过程中的土体位移变化等问题进行了分析和归纳。具体研究结果如下:（1）桩周土体物理力学性质变化规律。通过室内模型试验,对锥形-有孔柱形组合管桩静压沉桩前、后桩周土体物理力学参数进行对比分析,发现:锥形-有孔柱形组合管桩桩周土体含水率、压缩系数减小,桩周土体压缩模量、内摩擦角、粘聚力均增大,这说明锥形-有孔柱形组合管桩有助于提高软土地基承载力。（2）超孔隙水压力消散规律。通过室内模型试验,对锥形-有孔柱形组合管桩静压沉桩引起的超孔隙水压力时空消散进行监测,发现:锥形-有孔柱形组合管桩相较于无孔锥-柱形组合管桩能有效减少超孔隙水压力峰值,超孔隙水压力峰值随着竖向深度增大而增大、随着径向距离的增加而减小;在静压沉桩60h后,各类锥形-有孔柱形组合管桩超孔隙水压力消散率均超过70%,远远超过无孔锥-柱形组合管桩。（3）土体位移变化规律。通过室内模型试验和数值模拟,观测锥形-有孔柱形组合管桩单桩压入模型箱的过程,发现:土体径向位移随着距离桩芯位置的增大而逐渐减小,最大影响范围约为4.5D（D为管桩桩径）;在竖直方向,土体竖向位移量随着沉桩深度增加而增大。
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