Field study of residual forces developed in pre-stressed high-strength concrete (PHC) pipe piles: Fid-Bau Portal

Field study of residual forces developed in pre-stressed high-strength concrete (PHC) pipe piles

Kou, Hai-lei

A large-scale field testing program for the study of residual forces in pre-stressed high-strength concrete (PHC) pipe piles is presented in this paper. Five open-ended PHC pipe piles with 13 or 18 m in embedded length were installed and used for static loading tests at a building site in Hangzhou, China. All the piles were instrumented with fiber Bragg grating (FBG) strain gauges. The residual forces in these piles were recorded during and after installation. The measured load transfer data along a pile during the static loading tests are reported. The effect of the residual force on the interpretation of the load transfer behavior is discussed. The field data show that residual force along the installed pile increases approximately exponentially to the neutral plane and then reduces towards the toe. The residual force decreases with time to a stable value after pile jacking due to the secondary interaction between the pile and the disturbed soil around the pile and other factors. The large residual forces along the PHC pipe piles significantly affect the evaluation of the pile load distributions, and thus the shaft and toe resistances. The conventional bearing capacity theory tends to overestimate the shaft resistance at positions above the neutral plane and underestimate the shaft resistance at positions below the neutral plane, and the toe resistance for an open-ended PHC pipe piles founded in stratified soils.

Le présent article décrit un programme d’essais à l’échelle réelle sur le terrain visant à étudier les forces résiduelles présentes dans des pieux tubulaires en béton précontraint à haute résistance (BPHR). Cinq pieux tubulaires à extrémités ouvertes en BPHRF, enfouis sur une longueur de 13 ou 18 m, ont été mis en place et utilisés pour réaliser des essais de chargement statique sur un chantier de construction situé à Hangzhou, en Chine. Tous les pieux ont été équipés de jauges de déformation à réseaux de fibres de Bragg. Les forces résiduelles présentes dans ces pieux ont été mesurées durant et après la mise en place de ces derniers. Les données de transfert de charge mesurées le long d’un pieu durant les essais de chargement statique sont présentées dans le présent article. On s’intéresse ici également à l’impact de la force résiduelle sur l’interprétation du phénomène de transfert de charge observé. Les données recueillies sur le terrain montrent que la force résiduelle s’exerçant le long du pieu mis en place augmente de manière quasi exponentielle jusqu’au plan neutre, puis diminue lorsqu’on se dirige vers la pointe du pieu. La force résiduelle diminue avec le temps jusqu’à atteindre une valeur stable après l’enfoncement hydraulique du pieu, en raison de l’interaction secondaire entre le pieu et le sol perturbé situé dans le voisinage du pieu et d’autres facteurs. Les forces résiduelles importantes qui s’exercent le long des pieux tubulaires en BPHR influent beaucoup sur l’évaluation de la répartition des charges appliquées sur le pieu et donc également sur les résistances du fût et de la pointe du pieu. La théorie classique de la capacité portante a tendance à surestimer la résistance de fût au-dessus du plan neutre et à sous-estimer cette même résistance en dessous du plan neutre ainsi que la résistance à la pointe du pieu dans le cas de pieux tubulaires reposant sur des sols stratifiés. [Traduit par la Rédaction]