钢管混凝土桩基承载力计算方法研究与数值模拟分析

发布时间：2020-10-22 12:24

　　 众所周知,输电塔基础不同于一般的基础形式,在实际使用过程中,除了承受上部结构的重力荷载,还要承担风荷载、断线张力、地震荷载等横向荷载作用,以致桩基受到拉弯复合受力状态。因此,输电塔基础比起一般的基础形式需要考虑得更多更复杂,合理的基础设计对整个电力系统安全占有重要地位。桩基础作为输电塔基础的主要形式之一,它可作为处于河道、软土、自重湿陷性黄土等特殊地基中的基础形式,在实际工程中受到了广泛的应用。然而,工程实际中施工场地和条件复杂多变,目前已有的基础形式已逐渐不能满足工程的需要。随着桩基技术的不断发展,人们对桩基提出了更高的要求,寻求施工更加方便、承载性能更加良好的桩基形式成为未来桩基技术发展的一个重要方向。本文紧跟国内外该工程领域的研究动态,提出了大直径钢管混凝土桩在输电塔桩基中的应用的可能性。就目前而言,尽管钢管混凝土桩在工程中的已有一定程度的应用,但作为一种新桩型,相关的理论研究仍落后于实践,且相关的研究主要集中在抗压性能方面,这一定程度上限制了钢管混凝土桩在输电塔桩基中的推广应用,因而对钢管混凝土桩的承载性能进行研究是非常必要的。基于以上的论述,本文分别从以下三个方面对钢管混凝土桩塔基的受力性能进行分析:1.钢管混凝土桩在拉弯联和作用下的抗弯承载力计算方法研究根据有限元的思想,提出了混凝土桩抗弯承载力计算的有限条分法,并编制了相应MATLAB计算程序,对拉弯联和荷载作用下钢管混凝土桩的截面承载力进行计算;基于有限条分法的计算结果,分析了不同钢管厚度、配筋率、桩径下钢管混凝土桩T-M归一化曲线的变化规律;对计算结果进行整理分析,建立了钢管混凝土桩抗弯承载力计算的公式法,并给出相关参数取值。2.基于ABAQUS的钢管混凝土桩水平承载特性研究采用通用有限元分析软件ABAQUS对钢管混凝土桩进行三维有限元数值模拟。通过查阅相关文献,确定了数值模拟中所需的钢管、混凝土、钢筋及土层各类计算参数,包括材料的物理力学性能指标、本构关系及接触面参数等。基于此,研究不同桩身参数和土层条件对钢管混凝土桩水平承载性能的影响,以期为相关的研究和应用提供参考。3.基于p-y曲线法钢管混凝土桩的水平承载力简化计算方法研究基于p-y曲线法,全面考虑了不同因素对水平承载力的影响,共设计了192个试件,根据所有试件的计算结果,结合非线性拟合及回归分析,建立了软粘土中钢管混凝土桩水平承载力的简化计算公式,为钢管混凝土桩的理论研究、规范编制及实际应用提供参考。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU473.1
【部分图文】：

钢管混凝土桩基承载力计算方法研究与数值模拟分析适的土反力，可以得出满意的结果。基于此，国内外学者先后展开了一，按照计算方法的不同，主要分为三类：极限地基反力法、弹性地基反线法。）极限地基反力法地基反力法不考虑土体和桩身挠曲变形，根据预先假定的极限状态时桩式，利用平衡条件求出桩的水平承载力。国外学者雷斯（Rases，1936）（1951）、布罗姆斯（Broms，1964）[15-17]等分别采用了桩侧土反力线来求解桩的水平承载力，图 1-1 给出了 Broms 法中粘性土和砂性土采用力分布形式。另外，该类方法还有将桩侧土反力形式假定为抛物线的恩格（1952），以及假定地基反力为任意分布的方法等[18][19]。地基反力法不需要求解复杂的微分方程，具有计算简便的优点，但由于假定对计算模型进行了过度简化，带来局限性较大的局限性，只能使用小的刚性桩。

图 1-2 弹性桩受力变形示意图力 p ( z,y)可以由 p ( z,y) k(z)y进行计算。根据对 取值基反力法和非线弹性地基反力法。当 1时，桩侧土反力此称此类方法为线弹性地基反力法；当 1时，反力 p 为非线弹性地基反力法。基反力法中，地基反力系数 k 可统一表示为 k ( z) mz，根图 1-3 所示），又可分为张氏法、C 法、K 法和 m 法等。

图 1-2 弹性桩受力变形示意图侧周土反力 p ( z,y)可以由 p ( z,y) k(z)y进行计算。根据对 取值的不同，线弹性地基反力法和非线弹性地基反力法。当 1时，桩侧土反力 p 与桩身正比，因此称此类方法为线弹性地基反力法；当 1时，反力 p 与桩身挠度比，故称为非线弹性地基反力法。线弹性地基反力法中，地基反力系数 k 可统一表示为 k ( z) mz，根据对系数不同（如图 1-3 所示），又可分为张氏法、C 法、K 法和 m 法等。
【参考文献】

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本文编号：2851595