土层性状对扩盘桩承载力影响的原状土试验研究

发布时间：2017-10-21 13:32

  本文关键词：土层性状对扩盘桩承载力影响的原状土试验研究

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【摘要】：混凝土扩盘桩是在现有等截面混凝土灌注桩的基础上,通过挤扩、旋扩或旋扩设备在桩身适当位置形成盘状空腔而成的新型桩。由于混凝土扩盘桩具有单桩承载力高、设计灵活、节约成本、适用范围广、低公害性等特点,因此逐步应用于工程中。由于混凝土扩盘桩受力性状复杂,人们对其承载特性的认识还不充分,混凝土扩盘桩的理论研究远落后于工程实践。目前,钱永梅教授、尹新生教授、沈保汉教授等都对混凝土扩盘桩做了细致研究并得出重要结论,很大程度上完善了混凝土扩盘桩的理论研究。然而,目前的研究基本上都是对承力盘处于黏性土层时受力性能及破坏机理的研究,在实际现场,各个场地的土层厚度均不相同,盘所在土层厚度不同以及盘上相邻土层厚度不同对混凝土扩盘桩的影响因素还需进一步研究。本文主要是盘所在土层盘上土体的厚度不同对混凝土扩盘桩性能影响的原状土试验研究,辅助以ANSYS软件进行有限元分析。在抗拔情况下,还对盘上相邻土层的厚度和土的种类的不同进行模拟分析。首先,通过观察试验过程中桩周土体的破坏情况可以看出,混凝土扩盘桩在加载初期,在受压(受拉)状态下,盘下(盘上)土体逐渐被压实,随着荷载的不断提高,土体的压实程度越来越大。在此过程中,压实土体沿着盘边不断的向外开展,达到一定的状态开始回收,受压土体大致呈“心形”分布,这充分说明盘端阻力用线滑移理论来进行计算更加符合实际状况。其次,通过用ANSYS有限元软件进行分析,并结合试验过程中记录的位移和荷载数据制作的位移-荷载曲线,研究盘所在土层盘上土体厚度不同的情况下,混凝土扩盘桩位移-荷载曲线的变化趋势以及桩体的极限承载力状况。研究结果表明,对抗压的混凝土扩盘桩而言,当盘所在土层盘上土体厚度大于1.5倍悬挑径时,扩盘桩的抗压承载力较大。对抗拔的混凝土扩盘桩而言,当盘上相邻土层厚度大于3倍悬挑径时,盘所在土层盘上土体厚度改变,扩盘桩的抗压承载力几乎不变。本文创新性地提出了半截面桩的原状土小模型试验。首先,试验用的扩盘桩属于半截面桩体,这样能更加清晰地看到桩周土体的整个破坏情况。其次,试验采用的土体属于原状土,既保证了土体符合施工现场的实际状况,同时也保证了试验的经济性。本文的研究为混凝土扩盘桩的设计提供了可靠的基础,同时有助于该技术的大力推广,使混凝土扩盘桩有更大的社会效益和经济效益。
【关键词】：混凝土扩盘桩 土层厚度 原状土试验 ANSYS模拟 悬挑径
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 普通混凝土灌注桩的概述10-11
• 1.2 混凝土扩盘桩的概述11-13
• 1.3 扩盘桩理论研究存在的问题和试验装置的探索13-16
• 1.3.1 混凝土扩盘桩研究存在的问题13-14
• 1.3.2 混凝土扩盘桩试验装置的探索14-16
• 1.4 本文课题来源及研究的主要内容16-17
• 1.4.1 课题来源16
• 1.4.2 研究的主要内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第2章 土层性状对混凝土扩盘桩影响的原状土试验研究18-46
• 2.1 原状土试验目的18-19
• 2.2 试验设备的设计19-23
• 2.2.1 取土器的设计19-20
• 2.2.2 桩的设计20-21
• 2.2.3 多功能抗压抗拔试验台的设计21-22
• 2.2.4 试验设备22-23
• 2.3 试验土体的确定和采集23-28
• 2.3.1 试验土体的确定23-24
• 2.3.2 试验土体的采集24-28
• 2.4 原状土模型试验的原理及步骤28-34
• 2.4.1 原状土模型试验的原理28-29
• 2.4.2 原状土的抗拔试验步骤29-32
• 2.4.3 全截面桩的对比试验32-33
• 2.4.4 数据的采集33-34
• 2.5 试验数据分析34-44
• 2.5.1 混凝土扩盘桩抗压的结果分析35-40
• 2.5.2 混凝土扩盘桩抗拔的结果分析40-44
• 2.6 本章小结44-46
• 第3章 竖向压力作用下土层性状对混凝土扩盘桩影响的有限元分析46-61
• 3.1 ANSYS有限元模型的建立46-51
• 3.1.1 混凝土桩单元类型的选择46
• 3.1.2 各单元材料属性的确定46-47
• 3.1.3 桩与土接触面处理47
• 3.1.4 约束及加载方法47
• 3.1.5 模型尺寸规格47-49
• 3.1.6 ANSYS建立的模型简图49-51
• 3.2 竖向压力作用下土层性状对混凝土扩盘桩影响的有限元分析51-58
• 3.2.1 位移结果分析51-53
• 3.2.2 桩身的剪切应力53-56
• 3.2.3 桩周土的剪切应力56-58
• 3.3 模型试验和模拟结果的对比分析58-60
• 3.4 本章小结60-61
• 第4章 竖向拉力作用下土层性状对混凝土扩多盘桩影响的有限元分析61-72
• 4.1 盘所在土层厚度对混凝土扩盘桩的影响61-65
• 4.1.1 位移结果分析61-62
• 4.1.2 应力结果分析62-63
• 4.1.3 模型试验和模拟结果的对比分析63-65
• 4.2 上层土体厚度对混凝土扩盘桩抗拔承载能力的影响65-67
• 4.3 上层土体性质对混凝土扩盘桩抗拔承载能力的影响67-71
• 4.3.1 位移结果分析68-69
• 4.3.2 应力结果分析69-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第5章 结论与展望72-74
• 5.1 主要结论72-73
• 5.2 未来的展望73-74
• 参考文献74-77
• 攻读学位期间发表的学术论文77-78
• 致谢78-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1073641