扭转静压管桩贯入阻力研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoyouwen
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扭转静压法能够有效减小桩基的贯入阻力,克服压桩机能力不足的问题,将其应用于工程中能够有效减少工程成本和作业量。本文重点对砂土中管桩竖向静压和扭转竖向静压过程中桩基的贯入阻力进行研究,主要包括以下内容:(1)基于离散元单元法,在验证模型正确性的基础上建立了砂土中管桩竖向界面剪切的离散元模型,研究了不同桩土条件,如桩壁粗糙度,颗粒滚动摩擦系数以及围压对竖向界面剪切响应的影响。结果表明,随着桩壁摩擦系数的增大,土层的变形程度增大,土层的整体收缩响应程度增大,且增大幅度也增大,桩壁竖向剪应力的增长幅度逐渐减小。随着颗粒滚动摩擦系数的增大,土层的整体收缩响应程度会先减小而后逐渐增大,桩壁剪应力因此会先增大而后减小。随着土层深度的增大,土层的整体收缩响应程度增大,且增大幅度逐渐增大,因而桩壁竖向剪应力不随土层深度的增大线性增大,而是增长幅度逐渐减小。(2)建立了桩土界面竖向,扭转以及扭转竖向剪切过程的离散元模型,对比分析了不同剪切过程中的界面剪切响应。探究了管桩不同扭转与切向速度之比对竖向界面剪切响应的影响,还分析了桩壁表面粗糙度、颗粒间滚动摩擦系数以及围压对扭转竖向剪切过程中界面响应的影响。结果表明,扭转竖向剪切过程中土层整体的收缩响应程度比竖向剪切过程土层的收缩响应程度更大,桩侧摩阻力明显减小。随着桩壁扭转速度的增大,土层的软化程度增大,管桩外壁竖向剪应力的残余值逐渐减小,而扭转剪应力的残余值逐渐增大。随着桩壁摩擦系数的增大,土层的整体收缩响应程度增大,但收缩响应的增长幅度减小,桩壁剪应力的增长幅度逐渐增大。随着颗粒滚动摩擦系数的逐渐增大,土层的整体收缩响应程度逐渐增大,且增大幅度也增大,桩壁剪应力逐渐减小,且减小幅度增大。随着土层深度的增大,土层整体收缩响应幅度先减小后增大,桩外壁竖向剪应力的增长幅度减小。(3)基于离散单元法建立了管桩竖向静压及扭转静压贯入模型,对挤土过程中土层的力学响应进行了分析。结果表明,在管桩静压及扭转静压过程中,在桩端均会形成一个类似于拱形的应力传递路径。与竖向静压过程相比,扭转静压过程中桩端阻力略有增大,但桩内外壁的侧摩阻力均减小了约30%,桩基的贯入阻力明显减小。
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