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第1章 绪论1

1.1国内外预应力混凝土管桩应用技术的研究现状1

1.1.1发展历程1

1.1.2研究现状2

1.1.3发展趋势3

1.2预应力混凝土管桩的技术特性4

1.2.1预应力混凝土管桩的分类4

1.2.2预应力混凝土管桩材料要求4

1.3预应力混凝土管桩力学性能研究6

1.3.1竖向承载性能研究6

1.3.2抗剪承载力性能研究8

1.3.3抗拔承载力性能研究10

1.4预应力混凝土管桩抗震性能研究11

1.4.1振动台模型试验分析研究12

1.4.2数值模拟分析研究13

1.5预应力混凝土管桩的研究热点14

1.6管桩应用和研究方面存在的主要问题14

1.6.1预应力混凝土管桩抗拉拔技术特性14

1.6.2预应力混凝土管桩抗剪技术特性15

1.6.3软土地区管桩桩身强度和竖向抗压承载力关系分析16

1.6.4管桩的生产管理17

1.6.5管桩与离心方桩的优势对比18

1.7预应力混凝土管桩抗震性能及设计的研究内容20

1.8本章小结22

第2章 管桩斜截面抗剪承载力的试验研究23

2.1管桩抗剪承载力试验23

2.1.1管桩抗剪承载力计算模型分析23

2.1.2管桩抗剪承载力试验条件及参数23

2.2管桩抗剪承载力相关参数的计算分析26

2.2.1试件PC ABP-5.2的理论计算26

2.2.2试件PC ABO-5.2的理论计算31

2.2.3各试件理论计算结果33

2.2.4管桩抗剪承载力试验结果34

2.3管桩抗剪试验测试结果分析及抗剪承载力公式的建立48

2.3.1试验结果分析48

2.3.2本文建议的管桩斜截面抗剪承载力公式的建立50

2.3.3本文建议公式与试验结果的分析比较51

2.4管桩斜截面抗剪承载力的讨论及抗震验算54

2.4.1影响管桩斜截面抗剪承载力因素的讨论54

2.4.2管桩抗震验算55

2.5本章小结56

第3章 管桩正截面抗弯承载力试验研究58

3.1管桩正截面抗弯试验58

3.1.1管桩极限弯矩判断标准58

3.1.2管桩抗弯试验的试验方法58

3.1.3管桩抗弯试验的弯矩极限荷载59

3.2离心方桩的抗弯承载力分析63

3.2.1混凝土有效预压应力计算64

3.2.2开裂弯矩计算65

3.2.3按钢筋先拉坏的原则计算离心方桩抗弯承载力65

3.2.4按混凝土先压坏的原则计算离心方桩抗弯承载力67

3.3影响管桩和离心方桩抗弯承载力因素74

3.3.1现有图集中离心方桩抗弯能力计算存在的问题74

3.3.2有效预压应力与配筋率的量化分析77

3.3.3有效预压应力与抗裂弯矩量化分析80

3.3.4有效预压应力与正截面抗弯弯矩设计值量化分析81

3.3.5最小壁厚变化及影响因素分析82

3.4本章小结84

第4章 抗拔管桩结构性能和应用研究85

4.1抗拔管桩的桩身抗拉承载力85

4.1.1承载能力极限状态下的桩身抗拉承载力85

4.1.2正常使用极限状态下的桩身抗拉承载力86

4.2抗拔管桩接头及端板受力强度88

4.2.1端板的焊接方式和技术要求89

4.2.2端板焊接焊缝的强度89

4.2.3钢筋镦头和端板的连接强度90

4.3抗拔管桩桩身和接头的抗拉试验研究及问题讨论90

4.3.1抗拔管桩桩身和接头抗拉结构性能试验91

4.3.2试验结果及分析91

4.4抗拔管桩与承台连接节点的承载力研究93

4.4.1抗拔管桩与承台连接节点构造93

4.4.2抗拔管桩的填芯长度93

4.4.3抗拔管桩填芯长度试验分析93

4.5单桩抗拔静载试验确定抗拔管桩承载力94

4.5.1桩周土对抗拔管桩承载力的影响94

4.5.2抗拔管桩在天津市的应用95

4.6抗拔管桩承载力控制点的分析及问题讨论102

4.7本章小结103

第5章 管桩振动台模型试验设计与试验准备104

5.1模型试验相似关系的基本理论104

5.2桩—土材料的相似关系105

5.2.1桩—土相互作用的相似关系105

5.2.2剪切波速的相似关系106

5.2.3模型土特征周期的相似关系106

5.3模型管桩和上部结构设计107

5.3.1试验参考原型107

5.3.2试验设计相关的计算107

5.3.3模型管桩设计108

5.3.4上部结构设计108

5.4模型土设计109

5.4.1桩—土刚度比对桩的影响109

5.4.2模型土设计109

5.5模型箱设计110

5.5.1模型箱应用背景110

5.5.2模型箱种类111

5.5.3叠层剪切模型箱的技术要求111

5.5.4叠层剪切模型箱的设计112

5.5.5模型箱制作113

5.6管桩振动模型的试验准备113

5.6.1传感器及应变片的准备113

5.6.2加速度传感器标定114

5.6.3模型桩内应变片设置114

5.6.4模型桩内传感器设置116

5.6.5模型土内传感器设置116

5.6.6其他部位传感器设置116

5.6.7模型管桩制作117

5.6.8模型管桩的弹性模量试验118

5.6.9模型管桩的应变片检测试验118

5.6.10上部结构试验准备119

5.6.11模型土的试验准备120

5.6.12剪切波速试验122

5.6.13试验前的安装工作123

5.7地震波与试验工况的准备126

5.7.1白噪声试验126

5.7.2 El-centro波127

5.7.3 LWD波127

5.7.4正弦波试验128

5.8本章小结129

第6章 管桩振动试验结果与分析130

6.1单桩模型试验结果及分析130

6.1.1单桩模型试验概况130

6.1.2单桩模型试验时程曲线131

6.1.3单桩模型动力特性试验结果及分析131

6.1.4单桩模型动力响应试验结果及分析134

6.1.5单桩工况土表桩顶处产生的力矩和水平荷载分析136

6.1.6剪切波速试验结果与分析137

6.1.7单桩桩身应变试验结果及分析138

6.1.8单桩桩身内力反应分析140

6.1.9地震波试验结果反推原型分析145

6.2双桩模型试验结果及分析146

6.2.1双桩模型动力特性试验结果147

6.2.2双桩桩身应变反应试验结果与分析149

6.2.3双桩内力反应分析149

6.2.4双桩模型地震波试验结果反推原型分析152

6.3 4桩模型试验结果与分析153

6.3.1加速度时程曲线测试数据153

6.3.2应变测试数据时程曲线155

6.3.3结构动力特性试验结果与分析158

6.3.4 4桩试验的加速度反应结果与分析159

6.3.5 4桩试验位移反应结果与分析161

6.3.6土工试验结果与分析162

6.3.7桩身应变试验结果与分析166

6.3.8地震波作用下桩应变试验结果与分析180

6.3.9桩身内力反应分析184

6.3.10反推原型结果分析189

6.4本章小结192

第7章 预应力混凝土管桩振动台试验的数值模拟分析194

7.1时程分析的数值模拟理论基础194

7.1.1有限单元法概述194

7.1.2有限单元法基本概念194

7.1.3有限单元法思路195

7.1.4常用有限元软件197

7.2预应力混凝土管桩振动台试验数值模型的建立198

7.2.1概述198

7.2.2模型尺寸198

7.2.3数值模型的建立199

7.2.4材料属性201

7.2.5单元类型202

7.2.6约束条件和施加荷载202

7.2.7接触单元203

7.2.8本构关系204

7.3单桩承台抗震试验数值模拟分析207

7.3.1地震加速度峰值放大系数207

7.3.2桩身位移208

7.3.3桩身弯矩208

7.3.4桩身轴力211

7.4双桩承台抗震试验数值模拟分析213

7.4.1地震加速度峰值放大系数213

7.4.2桩身位移215

7.4.3桩身弯矩217

7.4.4桩身轴力220

7.5三桩承台抗震试验数值模拟分析222

7.5.1地震加速度峰值放大系数222

7.5.2桩身位移224

7.5.3桩身弯矩226

7.5.4桩身轴力228

7.6 4桩承台抗震试验数值模拟分析230

7.6.1地震加速度峰值放大系数230

7.6.2桩身位移230

7.6.3桩身弯矩230

7.6.4桩身轴力230

7.7本章小结235

第8章 高地震烈度区预应力混凝土管桩的抗震性能237

8.1桩基抗震设计的计算方法237

8.1.1计算参数237

8.1.2计算方法238

8.2桩基抗震设计的相关规范239

8.2.1相关规范对桩基设计的一般规定239

8.2.2桩顶作用效应计算241

8.2.3桩基竖向承载力计算242

8.2.4桩基水平承载力与位移计算243

8.2.5桩身承载力与裂缝计算246

8.3不同桩基形式对预应力混凝土管桩抗震性能的影响247

8.3.1数值模型的建立247

8.3.2地震加速度峰值放大系数249

8.3.3桩身位移252

8.3.4桩身弯矩256

8.3.5小结259

8.4不同桩身材料对预应力混凝土管桩抗震性能的影响264

8.4.1数值模型的建立264

8.4.2加速度峰值放大系数264

8.4.3桩身位移270

8.4.4桩身弯矩277

8.4.5小结283

8.5不同桩基形式桩—土动力p-y曲线284

8.5.1 p-y曲线法介绍284

8.5.2 p-y曲线结果分析285

8.5.3小结299

8.6本章小结300

第9章 场地类别Ⅲ、Ⅳ类区预应力混凝土管桩抗震性能分析302

9.1概述302

9.2强震软土区预应力混凝土管桩数值模型的建立302

9.2.1强震软土区工程概述302

9.2.2数值模型的建立302

9.3单桩抗震性能分析305

9.3.1单桩水平承载力计算305

9.3.2不同场地下单桩抗震性能数值分析305

9.4 4桩抗震性能分析314

9.4.1加速度峰值放大系数314

9.4.2桩身位移318

9.4.3桩身弯矩321

9.5预应力管桩现场水平荷载试验326

9.5.1 PHC-AB600（130）-8和PHC-A600（130）-15a水平荷载试验326

9.5.2 PHC-AB600水平荷载试验337

9.5.3 PHC-AB600和PHC-AB400水平荷载试验345

9.5.4 PHC-AB600—110水平荷载试验349

9.6不同桩基形式桩—土动力p-y曲线354

9.6.1 p-y曲线结果分析354

9.6.2小结374

9.7本章小结375

第10章 预应力管桩基础竖向承载力可靠性分析377

10.1静荷载试验确定单桩竖向极限承载力的原则377

10.1.1有完整P-s曲线情况下单桩承载力确定方法377

10.1.2试桩未达破坏时单桩承载力估算方法377

10.2预应力管桩基础承载力计算的随机场模型378

10.3随机变量的统计分析378

10.3.1试计比λR的统计379

10.3.2 λR的概率分布386

10.3.3随机变量统计参数387

10.4预应力管桩竖向承载力可靠指标的计算及分析388

10.4.1极限状态方程388

10.4.2可靠指标的计算389

10.5本章小结391

第11章 结论392

参考文献395