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预应力混凝土管桩在软土地基中的应用




1引言
    近年来，随着我国船舶修造业的快速发展，在东南沿海地区快速地建造起了一批现代化的工业厂房但由于这些地区分布着深厚的软土层，给船厂的建设带来了不同程度的危害 虽然厂房的主体结构可以通过桩基解决沉降问题，但厂房室内地坪由于面积大所受荷载重等特点，按刚性桩基础或化学加固法来处理的话，建设成本将会较高且进度缓慢。为此，本文提出采用预应力混凝土管桩来加固软土地 基，从而提高地坪承载力，减小地坪的沉降。 
2 软土中预应力混凝土管桩复合地基设计原理 
2. 1 软土及软土地基 
2.1.1软土 
工程上将淤泥和淤泥质土称为软土，软土是以黏粒为主的土在静水或非常缓慢的流水环境中沉积而成 软土含水量大压缩性高透水性小承载力低，呈软塑-流塑状态，这种土多分布于我国东南沿海沿江和湖泊地区 
2.1.2软土地基 
软土地基主要由黏土和粉土等细微颗粒含量多的松软土孔隙大的**质土泥炭以及松散砂等土层构成，具有地下水位高，其上土体及构造物稳定性差的特点，且易发生较大沉降的地基 
2. 2管桩复合地基桩土共同作用的原理 
管桩复合地基在竖向荷载的作用下，加载初期褥垫层发生一定的弹性变形，为管桩提供一向上刺入量，将荷载分别传给管桩和桩间土由于桩间土较管桩变形模量小，首先产生一定的压缩对桩间土产生压应力，而压应力通过桩体四周的土体对桩产生侧摩擦力按照力的相互作用原理可知，该侧摩擦力对桩体四周的土体产生了一个向上的反作用力，使得桩间土的承载力得到提高随着荷载的逐步增加，垫层材料不断调整，将所传来的大部分荷载传至管桩上，将小部分荷载传给桩间土，使管桩与桩间土永远共同参与工作在加载过程中，桩土应力比其实并不是一个常数，而是随着荷载的增加，桩土应力比也逐渐增大 这是因为管桩的变形模量大，沉降小，桩间土变形模量小，变形较大，而这中间正是褥垫层的存在，使荷载逐步向桩体集中。此外，由于管桩的挤密效应以及管桩在软土中架构起骨骼的作用，使土体侧向位移得到一定控制，这些都将提高土体的承载力 
2. 3 预应力混凝土管桩复合地基承载力计算公式分析 
预应力混凝土管桩复合地基是根据管桩的刚性和土体柔性的特点来进行设计的管桩桩间土和褥垫层一起形成复合地基，桩体和桩间土共同承担上 
部结构通过基础和垫层传递的荷载是复合地基的一个基本特征假设钢筋混凝土地坪是刚性的，预应力混凝土管桩的刚度要比桩周围的黏性土的刚度要大的多，地坪下的应力按两者的刚性进行分配，大部分应力将由预应力混凝土管桩承担 复合地基的承载力可以看成是由桩体的承载力与桩间土的承载力两部分组成。




 式中，为复合地基的承载力标准值，kPa；为桩体单位截面面积承载力标准值，kPa；为桩间土承载力标准值，kPa；A为预应力混凝土管桩所承担的加固面积，m2；Ap为预应力混凝土管桩外围水平投影面积，m2 。
 　　如用桩土应力比及面积比代 入上式,则可改写为


 　　从此公式中可以看出，采用预应力混凝土管桩后的软土地基承载力明显提升，同时由于桩间土的附加应力减小，而使软土的压缩变形减小。 


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