饱和砂土层中钢管桩高频液压振动沉桩机理研究

发布时间：2020-06-02 19:28

【摘要】：工程桩高频液压振动沉桩工艺由于具有沉桩效率高、环保效益好等优势而在岩土工程施工领域得到较广泛的应用。但是,目前国内外关于工程桩高频液压振动沉桩机理及工艺的相关研究尚不完全清晰。因此,本学位论文依托云南省昆明市昆纺原址改造项目钢管桩高频液压振动沉桩工程实例,通过勘察、室内土工试验,基于Midas GTS NX的三维动力有限元数值模拟、DPS数据处理及GTMS灰色关联度分析等途径,开展饱和砂土层中钢管桩高频液压振动沉桩机理研究,旨在深入揭示钢管桩高频液压振动沉桩机理,优化钢管桩高频液压振动沉桩工艺。论文主要研究内容为:(1)调研了高频液压振动沉桩机理及工艺,了解高频液压振动锤沉桩的沉桩试验、理论及数值模拟;(2)分析研究了钢管桩高频液压振动锤的振动沉桩机理;(3)针对昆纺原址改造项目,开展了相应勘察及室内土工试验;(4)基于大型三维有限元分析软件Midas GTS NX建立了钢管桩高频液压振动沉桩过程的三维动力有限元模型,采用动力时程分析法,研究了不同工况时高频液压振动作用下钢管桩的位移场、速度场和加速度场的分布情况;(5)基于三维动力有限元数值模拟,采用正交分析及灰色关联度理论,对影响钢管桩高频振动沉桩位移量的激振力、振动频率、土体参数和钢管桩桩径等参数进行了敏感性分析,并对钢管桩高频振动沉桩的工艺参数进行了优化。论文研究结果表明:(1)在钢管桩高频振动沉桩过程中,随着桩贯入(振动沉入)土层深度的增加,桩土之间侧摩阻力值随之增加,导致钢管桩沉桩位移逐渐减少;(2)钢管桩高频液压振动贯入土体过程中会引起桩周地表土体轻微振动。随着桩入土深度的增加,桩周地表土层竖向扰动范围逐渐增大,但地表土体扰动作用随着距钢管桩的距离增大而降低;(3)在钢管桩刚开始贯入土体时,桩贯入端的运动速度相对较大,但之后的贯入速度不断衰减;在钢管桩高频液压振动沉桩过程中,钢管桩贯入端的加速度随着桩贯入土体深度的增加而减少;(4)钢管桩高频液压振动沉桩过程中,桩贯入土体的位移随激振力的增加而增加,随振动频率的增加而降低,随钢管桩桩径的增加而降低,随土层动弹性模量的增加而降低;(5)在钢管桩高频液压振动沉桩过程中,与钢管桩贯入土体位移值关联性最好的是高频振动锤所施加的激振力,其次是液压振动锤的振动频率,第三为钢管桩的桩径,最后为桩所贯入土体的动弹性模量。论文主要创新工作为:(1)基于D-P准则(Drucker-Prager准则),设置桩-土库伦摩擦接触界面,采用三维有限元软件Midas GTS NX,开展了钢管桩高频液压振动沉桩过程的三维动力有限元数值模拟;(2)基于三维动力有限元数值模拟,采用正交分析及灰色关联度理论,对影响钢管桩高频振动沉桩位移量的激振力、振动频率、土体参数和钢管桩桩径等参数进行了敏感性分析,并对钢管桩高频振动沉桩的工艺参数进行了优化。
【图文】：

工程案例（c）深圳前海综合交通枢纽项目（d）辽宁月东油田人工岛项目

常见ICE振动锤
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU473.1

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李胜;周维;徐立强;;复杂地质条件下液压振动锤陆上打设大直径钢管桩[J];中国港湾建设;2015年09期

2 徐红;;高频液压振动锤沉管灌注桩技术的应用[J];甘肃水利水电技术;2015年08期

3 李业勋;张奎;沈永兴;赵辉;;海上高频振动打桩的动侧摩阻力及可打性[J];中国港湾建设;2015年03期

4 谢伟民;郭启文;陈龙珠;;液压高频振动锤拔桩体系的振动特性分析[J];土木工程与管理学报;2015年01期

5 张庆武;;强夯工程隔振沟作用有限元分析与应用实例[J];工程勘察;2013年09期

6 乔卫国;杨麟;李大勇;吕言新;李睿;王立华;;高频振动沉桩的离散元模拟分析[J];西安科技大学学报;2012年05期

7 李小彭;段泽亮;李涛;闻邦椿;;振动沉桩过程的动力学仿真分析[J];振动与冲击;2012年07期

8 雷华阳;李肖;陆培毅;霍海峰;;管桩挤土效应的现场试验和数值模拟[J];岩土力学;2012年04期

9 罗春雷;贺建超;丁吉;夏毅敏;;振动桩锤沉桩过程液化特性和贯入度数值分析[J];广西大学学报(自然科学版);2011年06期

10 雷华阳;张万春;陆培毅;;软土地区高承台管桩挤土效应试验分析[J];岩土工程学报;2011年S1期

相关会议论文 前1条

1 朱剑君;叶敏飞;蒋雷;;高频液压振动锤在木桩施工中的应用实例[A];2017年11月建筑科技与管理学术交流会论文集[C];2017年

相关博士学位论文 前3条

1 黄占芳;可液化砂土中复合桩基体系的动力响应研究[D];太原理工大学;2014年

2 胡伟;饱和黄土动力本构模型及其在桩—土—结构体系地震动力相互作用中的应用[D];西安建筑科技大学;2008年

3 罗春雷;液压振动桩锤沉桩动力学及调频调矩控制研究[D];中南大学;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 张步恩;便携式液压打桩机关键技术研究[D];华北水利水电大学;2016年

2 张海亮;基于管桩动力沉桩效应对饱和粉土特性的试验研究[D];扬州大学;2013年

3 范增辉;双马达振动锤关键参数设计及同步控制研究[D];中南大学;2013年

4 陈振华;沉桩的离散—连续耦合数值分析[D];福州大学;2013年

5 邵红杰;海上动力沉桩过程中桩周土体强度弱化效应研究[D];天津大学;2012年

6 刘建鹏;高频振动打桩及其对邻近环境的影响[D];福州大学;2013年

7 王伟;振动沉桩动力学分析和试验研究[D];河北科技大学;2012年

8 贺建超;液压振动桩锤沉桩能力及调频调距液压控制系统研究[D];中南大学;2011年

9 林奇;振动频率对土动力特性影响的试验研究[D];上海交通大学;2011年

10 王学红;高频液压振动锤沉桩机理的颗粒离散元模拟[D];福州大学;2011年

，

本文编号：2693652