预应力管桩在含夹层的深厚软土地基中的应用及数值分析

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预应力管桩具有单桩承载力高、桩身强度高、耐打性强、成桩质量稳定、施工周期短等优势,近年来在软土地区特别是沿海地区软土地基加固工程中得到了广泛的应用,将预应力管桩应用于含有一层薄的硬夹层的深厚软土地基加固工程时,将此夹层作为桩端的持力层,既能保证加固效果,又能节约成本。但由于夹层以下存在软弱土层,使影响桩基承载力的因素较多,也使桩基的承载机理和破坏模式更为复杂。目前,预应力管桩在含夹层的深厚软土地基中应用时,对桩基的承载力影响因素和荷载传递机理的研究分析尚不完善,因此在实际工程中,应对管桩的承载特性进行系统分析,以确保工程的安全可靠性。为分析预应力管桩在含夹层的深厚软土地基中的竖向承载特性,本文以福州市某工程实例为基础,利用FLAC3D程序建立预应力管桩单桩竖向静荷载试验的三维数值模型,通过将数值计算结果与静荷载试验结果进行对比分析,验证数值模型的合理性,在此基础上分别研究夹层厚度、管桩桩端进入夹层深度、夹层类型对预应力管桩单桩竖向极限承载力的影响。结果表明:其他条件不变的基础上,夹层(持力层)的厚度越大,预应力管桩的单桩竖向极限承载力就越大;当夹层厚度小于5.0m时,不宜将夹层作为预应力管桩的持力层;夹层厚度为5.6m时,桩端进入夹层的深度宜在2.0m~3.0m之间;当管桩进入持力层深度小于3.0m时,随着桩端进入持力层深度增加,预应力管桩的承载力呈增加趋势,当桩端进入持力层深度大于3.0m时,管桩承载力开始降低,并且荷载越大,降低幅度越大;其他条件不变的情况下,随夹层物理力学指标的提高,特别是模量的提高,管桩单桩极限承载力增大,因此在设计施工中,应尽量使预应力管桩桩端进入模量大的坚硬土层中。本文分析结果对类似工程的设计以及现场施工提供参考依据。
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