邱绍富，等：考虑桩体损伤的PHC管桩复合地基变形与稳定性分析
DOI:10. 13379/j. issn. 1003-8825.2019. 01.07
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考虑桩体损伤的PHC管桩复合地基变形与稳定性分析
邱绍富，聂文峰，王识，王卫斌
（中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司，昆明650200）
摘要：依托普洱车站软弱地基上的超高填方工程，采用ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型构建了路堤荷载下考虑桩体损伤的PHC管桩复合地基的三维数值模型，探讨了PHC管桩柱体的变形特征，并根据边特征点的侧向变形分析其稳定性。结果表明：采用PHC管桩复合地基可显著控制路堤变形：且相较于常规的线弹性模型，采用混凝土损伤塑性模型可较好地反映PHC管刚度退化后的变形特征，并能合理确定PHC管桩复合地基的安全系数。
关键调：PHC管桩；超高填方；损伤；变形；稳定性
中图分类号：TU473.1*3
0引言
文献标志码：A
预应力高强度混凝土管桩（PHC）复合地基可有效控制地基沉降与侧向变形，已被广泛应用于高速铁路、高速公路、港口等工程建设之中[1-4]。伴随着工程建设的快速发展，众多学者利用各种手段对 PHC管桩复合地基的承载特性、变形特性以及稳定性等开展了大量研究。顾行文等(5)通过离心机模型试验，开展了倾斜软弱土层管桩复合地基失稳破坏模式的研究；邵国霞等"]开展了PHC管桩复合地基处理深厚软土的现场试验，以研究垫层对其承载特性和变形规律的影响。
与此同时，鉴于PHC管桩复合地基工作机理的复杂性，开展室内模型试验或现场试验难度较大，且较为昂贵，大多学者基于数值方法对PHC管桩复合地基开展了相关研究。
姜彦彬等7基于ABAQUS建立管桩复合地基的单桩模型，探讨了管桩复合地基的受力特性和变形分布。
陈国升等["}借助数值模型，分析了长短组合的 PHC管桩复合地基的承载特性。
李英杰"利用有限元模型，研究了垫层结构对 PHC管桩复合地基的承载力的影响。但目前采用数收稿日期：20180802
基金项目：昆明市官渡区科技计划项目：复杂山区铁路软弱地基上
高填方路堤加固技术研究（2017G03）
作者简介：邱绍富（1972－），男，云南需明人。工程师，主要从
事路基设计、研究等方面工作。E-mail：13769196720@ 139.com。
文章编号：10038825(2019)01-003305
值方法针对管桩复合地基工作性能的研究仍简单采用线弹性模型予以模拟桩体，较少考虑桩身混凝土损伤以及与之伴随而来的刚度退化。同时，也缺乏对复合地基变形特征与其稳定性评价之间联系的研究。
本文以普洱车站软弱地基上的超高填方工程为例，运用有限元软件ABAQUS，基于桩身混凝损伤模型建立了路堤荷载下PHC管桩复合地基的三维数值模型，并将其与桩体采用常规的线弹性模型进行对比，探讨了桩体损伤对复合地基变形特征及其稳
定性的影响。 1工程概况 1
普洱车站作为玉溪-磨憨铁路的重要站点，位于构造剩蚀形成的思茅向斜盆地西侧。其中DK269 +730～+930段现有地形为水库，路基以填方形式通过，最大填方高度为24.0m，基底分布软土层厚度高达11.3m。且基底软土具有含水量高，孔隙比大、压缩性高、承载力低等特点，对车站填方的影响较大。
为控制高填方路基的变形，并确保高填方路堤的稳定性，拟采用预应力高强混凝土管桩（PHC)对软基予以处理。PHC管桩外径为500mm，壁厚为 100mm，设计桩长13.80m，桩间距为2.00m，按正方形布桩，桩项处设1.60m×1.60m×0.45m的钢筋混凝土盖板。
同时，地基表面为一层0.60m厚碎石垫层，垫层中央铺设屈服强度为80kN/m的两层双向土工格