竖向拉力作用下混凝土扩盘桩盘参数影响的试验研究

发布时间：2017-10-25 15:18

  本文关键词：竖向拉力作用下混凝土扩盘桩盘参数影响的试验研究

  更多相关文章： 混凝土扩盘桩 扩大盘悬挑径 扩大盘坡角 原状土 ANSYS模拟 模型试验

【摘要】：混凝土扩盘桩是在原有等截面普通混凝土灌注桩的基础上发展起来的,它是通过钻孔后添加扩大盘来提高桩身整体承载力的一种新型桩基础形式。其技术原理为:依据地基土层分布情况,将相对软弱土层中普通的摩擦桩或者摩擦端承桩在桩身适当位置上,通过专门的挤扩或旋扩设备设置单个或多个扩大盘提高桩端承载力,然后充分利用桩身范围内各层土体的桩端承载力,进而提高混凝土扩盘桩单桩承载力,达到提高单方混凝土承载力的目的,从而节省造价和缩短工期。目前对混凝土扩盘桩抗压极限承载力和土体破坏状态的理论和试验研究均已取得较大成果,但对于混凝土扩盘桩抗拔极限承载力和土体破坏状态的理论和试验研究还不够完善。鉴于以上情况,本论文针对原状土情况下不同扩大盘悬挑径和盘坡角对混凝土扩盘桩承载力及土体破坏状态的影响进行试验研究,并辅助以ANSYS有限元软件进行模拟分析,进而完善混凝土扩盘桩的现有理论研究。首先,从试验过程中桩周土体的破坏情况可以看出,混凝土扩盘桩在施加竖向拉力荷载初期,盘上土体逐渐被压实,随着荷载的不断增大,土体的密实程度越来越大。在此过程中,压实的土体沿着扩大盘边缘不断出现裂缝并逐渐向外发展,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,根据ANSYS有限元软件模拟分析结果和小比例原状土模型桩试验的得到位移-荷载曲线,分别研究在不同扩大盘悬挑径和盘坡角情况下混凝土扩盘桩位移-荷载曲线的变化趋势以及桩周土体的破坏状态。研究结果表明,在竖向拉力荷载作用下,扩大盘悬挑径长度越大,混凝土扩盘桩的抗拔承载力越大,扩大盘对盘上土体的影响范围为3~4倍的盘悬挑径长度;扩大盘坡角在30°~45°情况下,扩大盘坡角度数越大,混凝土扩盘桩的抗拔承载力越小,且最合理盘坡角为30°~35°,模拟结论和模型试验结论均与以往小比例非原状土混凝土扩盘桩抗拔试验研究相符。本论文的模型试验是在钱永梅教授的小比例半桩模型试验的基础上,完善试验装置、试验方法和试验过程,使混凝土扩盘桩加载试验更加方便、容易操作。试验独到之处是采用原状土为试验土样,既能保证真实地反映混凝土扩盘桩在竖向拉力状态下桩土共同工作的情况,清楚地观察和记录土体破坏的全过程,又能保证试验数据的真实性和说服力,有助于对现有混凝土扩盘桩抗拔理论研究进行验证、完善和补充,从而推动混凝土扩盘桩的研究与广泛应用。
【关键词】：混凝土扩盘桩 扩大盘悬挑径 扩大盘坡角 原状土 ANSYS模拟 模型试验
【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
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 现代桩基础发展11-12
• 1.2 混凝土扩盘桩的概述12-14
• 1.2.1 混凝土扩盘桩的由来12-13
• 1.2.2 混凝土扩盘桩的特点13-14
• 1.3 混凝土扩盘桩的发展及应用概况14-15
• 1.3.1 混凝土扩盘桩国内外发展概况14
• 1.3.2 混凝土扩盘桩的实际应用14-15
• 1.4 本文课题来源及研究的主要内容15-17
• 1.4.1 课题来源15
• 1.4.2 研究的主要内容15-16
• 1.4.3 课题研究取得的成果和目前存在的问题16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第2章 混凝土扩盘桩在受拉状态下原状土模型试验18-37
• 2.1 前言18
• 2.2 试验准备18-30
• 2.2.1 试验桩制备18-21
• 2.2.2 试验取土器制备21
• 2.2.3 试验取土场地选取21-23
• 2.2.4 试验原状土提取23-28
• 2.2.5 压入试验混凝土扩盘桩28-30
• 2.3 试验过程30-35
• 2.3.1 试验加载设备30-33
• 2.3.2 试验加载过程33-35
• 2.3.2.1 设备安装过程33-35
• 2.3.2.2 试验加载过程35
• 2.4 数据的采集35
• 2.5 本章小结35-37
• 第3章 混凝土扩盘桩试验数据整理与分析37-53
• 3.1 土体物理力学性能指标37-38
• 3.2 扩大盘悬挑径不同的模型桩试验数据的整理与分析38-46
• 3.2.1 扩大盘悬挑径不同的模型桩位移—荷载原始数据整理38-41
• 3.2.2 扩大盘悬挑径不同的模型桩周土体的破坏情况分析41-46
• 3.3 扩大盘坡角不同的桩模型试验原始数据的整理与分析46-51
• 3.3.1 扩大盘坡角不同的模型桩位移—荷载原始数据整理46-49
• 3.3.2 扩大盘坡角不同的模型桩周土体的破坏情况49-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第4章 ANSYS有限元模拟53-62
• 4.1 ANSYS有限元模拟模型建立53-55
• 4.1.1 模型建立依据的基本假定53
• 4.1.2 混凝土扩盘桩和土体材料单元类型的确定53-54
• 4.1.3 混凝土扩盘桩与桩周土体接触面的处理54-55
• 4.2 边界约束条件及荷载加载方法55-58
• 4.2.1 边界约束条件设定55-56
• 4.2.2 施加荷载方法56-58
• 4.3 模型尺寸规格58-59
• 4.4 建立ANSYS模拟模型59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 ANSYS有限元模拟数据整理与分析62-80
• 5.1 扩大盘悬挑径对混凝土扩盘桩影响的有限元模拟分析62-70
• 5.1.1 位移结果分析62-65
• 5.1.2 应力结果分析65-70
• 5.2 扩大盘坡角对混凝土扩盘桩影响的有限元模拟分析70-78
• 5.2.1 位移结果分析70-72
• 5.2.2 应力结果分析72-78
• 5.3 模型试验和模拟结果的对比分析78-79
• 5.4 本章小结79-80
• 第6章 结论与展望80-82
• 6.1 本文结论80-81
• 6.2 工作展望81-82
• 参考文献82-84
• 攻读学位期间发表的学术论文84-85
• 致谢85-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王艳丽;程展林;王勇;;Effects of liquefaction-induced large lateral ground deformation on pile foundations[J];Journal of Central South University;2013年09期

2 贺德新;张成伟;郑建华;贺建彤;张新生;;DX旋挖挤扩灌注桩在LNG储存罐中的应用[J];中国工程科学;2012年01期

3 王占奎;梁彦伟;史生军;;桥梁工程中挤扩支盘桩的竖向静载荷试验研究[J];山西建筑;2011年17期

4 王若竹;钱永梅;尹新生;;挤扩多盘桩承力扩大盘直径对单桩承载力影响的试验研究[J];建筑技术开发;2010年09期

5 沈保汉;;桩基础施工新技术(第二讲) 桩基础施工技术发展方向(下)[J];工程机械与维修;2010年06期

6 孙晓东;王丹;;土的粘聚力取值分析[J];辽宁建材;2010年03期

7 岳建伟;鲍鹏;;组合桩的竖向承载力特性研究[J];土木工程学报;2008年05期

8 刘杰;郭凯;姜晓峰;;挤扩灌注桩承载力计算公式的探讨[J];建筑科学;2007年01期

9 蒋建平;逯海;;同场地挤扩支盘桩与等直径桩对比试验研究[J];施工技术;2007年01期

10 钱永梅,尹新生,蒋荣庆,王若竹;运用滑移线理论确定挤扩多盘桩盘下土体应力计算模式[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年S1期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 谢新颖;挤扩多盘桩极限承载力及桩—土间剪应力和位移关系研究[D];吉林大学;2011年

，

本文编号：1094311