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