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随着城市规模的日益扩张、轨道交通的大力发展,跨海大桥、高架桥、高层以及超高层建筑迅速增加,预应力混凝土管桩以其造价低廉、质量可靠、承载力高、施工周期短等众多优点,在工程建设领域得到了越来越广泛的应用。但是,多数情况下都把其作为竖向承载桩使用,人们对其水平承载性状的关注较少,且水平承载力的理论研究还远远落后于工程实践,其设计方法在很大程度上仍依赖于工程经验,从而使许多工程在设计时就存在安全隐患。因此,有必要对预应力混凝土管桩的水平承载性能做更深入的研究。 本文首先综述了国内外预应力混凝土管桩工作性状分析的研究成果,并介绍了预应力混凝土管桩的种类、特点及发展现状。通过预应力混凝土管桩的破坏实例,说明了管桩在水平荷载作用下破坏的几种形式,并简单分析了管桩破坏的原因。在总结水平承载桩的受力计算方法的基础上,探讨了管桩在水平荷载作用下的受力特性和单桩的水平承载力。 其次,应用大型有限元软件ANSYS,建立桩土共同作用下的三维有限元模型模拟分析。对实际工程中单根预应力管桩在成层土中的承受竖向荷载作用的情况进行模拟,得到P(荷载)-S(沉降)曲线,并与该工程静载荷试验的实测结果进行对比,发现两者基本一致,验证了模型建立和参数选取的合理性。在上述竖向荷载的作用下,继续对桩顶逐级施加水平荷载,模拟桩在水平静载荷试验下的受力情况,得到了水平荷载作用下的预应力管桩的位移和应力变化曲线,并对曲线进行规律分析。 最后,分析各种因素对预应力管桩水平承载性能的影响。在上述有限元模型的基础上,通过改变桩、土自身参数中某一个参数的大小,而其它参数不变,模拟分析了不同因素对管桩水平承载性能的影响。本文主要分析了不同桩长、桩径、桩壁厚、土体弹性模量、土体泊松比、土体内摩擦角,及桩顶混凝土填芯等因素对预应力管桩水平承载性能的影响。为实际工程设计提供合理的建议。