大直径超长桩荷载试验数值模拟分析

发布时间：2017-05-02 02:09

  本文关键词：大直径超长桩荷载试验数值模拟分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现场荷载试验是确定基桩承载力最直接、最可靠的方法,但是对于大直径超长桩来说,荷载试验费时、费力且成本很高,因此本文探讨用数值模拟的方法,模拟桩的荷载试验过程,证明了数值模拟对确定基桩承载力的必要性。本文首先采用数值模拟的方法对影响桩基承载机理的有关因素进行了分析,而后对荷载试验进行模拟分析,主要完成以下工作:(1)通过对已有研究资料的整理分析,主要从以下两个方面阐述了单桩的受力性状。一方面阐述了单桩在竖向荷载作用下的荷载传递规律,单桩的承载力主要由桩侧阻力和桩端阻力两部分组成,分别对桩侧阻力、桩端阻力的发挥性状以及影响其发挥性状的主要因素进行了分析。另一方面阐述了在水平荷载作用下,桩基的水平承载性状以及影响水平承载特性的主要因素。(2)采用有限元软件,分析了在竖向荷载的作用下、均质土体中,不同因素(桩长、桩径、土体弹性模量、内摩擦角以及粘聚力)的变化对单桩承载性状的影响。(3)通过对单桩轴力、桩侧摩阻力以及桩端阻力的相关分析,明确了桩侧摩阻力、桩端阻力的发挥性状以及对桩基承载力的影响。(4)通过工程实例,将理论计算(荷载传递法、剪切位移法、路桥简化计算)、数值模拟与实验数据比较,讨论了各种计算方法的优缺点以及数值模拟分析大直径超长桩荷载试验的工程价值。(5)采用有限元软件,通过对水平荷载作用下、均质土体中,单桩的荷载位移梯度曲线以及水平位移分布曲线的分析,明确了大直径超长桩的水平受荷特征。
【关键词】：大直径 超长桩 竖向承载特性 水平承载特性 荷载试验
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 引言10-11
• 1.2 单桩承载特性国内外研究现状11-13
• 1.3 大直径超长桩的定义13-14
• 1.4 研究目的及研究意义14
• 1.5 本文研究内容14-15
• 2 大直径超长单桩承载机理分析15-30
• 2.1 单桩竖向荷载传递机理15-19
• 2.1.1 单桩竖向荷载传递机理15-16
• 2.1.2 单桩竖向荷载传递16-18
• 2.1.3 单桩的破坏模式18-19
• 2.2 单桩桩土侧阻力分析19-22
• 2.2.1 桩土侧阻力的特点19-20
• 2.2.2 桩侧阻力的计算20
• 2.2.3 影响桩侧阻力的发挥因素20-22
• 2.3 单桩桩端阻力分析22-27
• 2.3.1 桩端阻力的计算22-23
• 2.3.2 影响桩端阻力的主要因素23-24
• 2.3.3 端阻力的深度效应24-27
• 2.4 单桩水平承载特性分析27-29
• 2.4.1 水平荷载下单桩荷载位移曲线27-28
• 2.4.2 影响桩体水平受力性状的因素28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 大直径超长单桩竖向承载特性有限元分析30-48
• 3.1 引言30
• 3.2 本构模型的选取30-31
• 3.2.1 土体本构模型30
• 3.2.2 桩身材料本构模型30
• 3.2.3 桩土相互作用分析30-31
• 3.3 有限元模型及计算参数31-33
• 3.3.1 计算参数31
• 3.3.2 有限元模型网格划分及初始地应力平衡31-33
• 3.4 单桩竖向承载性能分析33-35
• 3.4.1 荷载—沉降曲线33
• 3.4.2 桩侧摩阻力分布曲线33-34
• 3.4.3 桩身轴力分布曲线34
• 3.4.4 桩身压缩量分析34-35
• 3.5 单桩荷载—沉降曲线特征35-40
• 3.5.1 荷载—沉降曲线与桩长的关系35-36
• 3.5.2 荷载—沉降曲线与桩径的关系36-38
• 3.5.3 荷载—沉降曲线与土体弹性模量的关系38
• 3.5.4 荷载—沉降曲线与内摩擦角的关系38-39
• 3.5.5 荷载—沉降曲线与粘聚力的关系39-40
• 3.6 单桩桩侧摩阻力承载性状40-42
• 3.6.1 桩侧摩阻力的分布40-41
• 3.6.2 桩侧摩阻力与桩底阻力的关系41-42
• 3.7 单桩桩顶沉降与桩底沉降的关系42
• 3.8 单桩桩身轴力分布曲线42-44
• 3.9 超长桩荷载发挥效应44-45
• 3.10 单桩的有效桩长45-46
• 3.10.1 有效桩长的研究方法45
• 3.10.2 单桩的有效桩长45-46
• 3.11 本章小结46-48
• 4 工程实例48-64
• 4.1 单桩基础理论计算48-52
• 4.1.1 路桥桩基简化计算48
• 4.1.2 剪切位移法48-49
• 4.1.3 荷载传递法49-52
• 4.2 工程实例一52-58
• 4.2.1 工程背景52
• 4.2.2 现场荷载试验52
• 4.2.3 单桩基础理论计算52-57
• 4.2.4 数值模拟分析57-58
• 4.3 工程实例二58-62
• 4.3.1 工程背景58
• 4.3.2 现场荷载试验58-59
• 4.3.3 单桩基础理论计算59-62
• 4.3.4 数值模拟分析62
• 4.4 工程实例对比分析62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 单桩水平承载特性分析64-71
• 5.1 引言64
• 5.2 计算参数与有限元模型64-65
• 5.2.1 计算参数64
• 5.2.2 有限元模型64-65
• 5.3 单桩水平承载性能数值模拟分析65-69
• 5.3.1 水平荷载—位移曲线65-67
• 5.3.2 水平荷载—位移梯度曲线67
• 5.3.3 桩身水平位移分布67-68
• 5.3.4 桩身弯矩68-69
• 5.4 大直径超长单桩水平承载性状分析69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 6 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 攻读学位期间的研究成果77

【参考文献】

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本文编号：340085