土层含水率对混凝土扩盘桩性能影响的原状土试验研究

发布时间：2017-08-02 15:08

  本文关键词：土层含水率对混凝土扩盘桩性能影响的原状土试验研究

  更多相关文章： 混凝土扩盘桩 含水率 原状土 ANSYS模拟 模型试验

【摘要】：混凝土扩盘桩是在现有等截面桩的基础上,通过挤扩、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、适用范围广等特点,因此逐步应用于工程中。由于含水率对土体破坏状态会产生影响,因此应进行深入研究。本文主要是土层含水率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,并完善混凝土扩盘桩的承载力计算公式。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,并结合实验过程中记录的位移和荷载数据制作的位移-荷载曲线,研究在不同含水率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,对抗压扩盘桩而言,当土层含水率小于20.5%,扩盘桩的抗压承载力较大。当扩盘桩所在土层含水率大于22.2%时,扩盘桩的抗压承载力较小。对抗拔扩盘桩而言,当扩盘桩所在土层含水率小于22.2%,扩盘桩的抗拔承载力较大。当扩盘桩所在土层含水率大于26%时,扩盘桩的抗拔承载力较小。第三,由于桩周土体破坏状态确定是滑移破坏,承载力随着含水率的增大而减小,现有研究的承载力计算模式中,未考虑含水率的影响,根据研究结论,确定了混凝土扩盘桩在含水率影响下的放大或折减系数,完善了混凝土扩盘桩单桩承载力的计算公式,为混凝土扩盘桩的实际应用提供了更好的理论基础。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。本文的研究完善了混凝土扩盘桩单桩承载力的计算公式,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 含水率 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6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 桩基技术的概述13-14
• 1.2 混凝土扩盘桩技术的概述14-16
• 1.3 混凝土扩盘桩的实际应用16-17
• 1.4 混凝土扩盘桩理论研究存在的问题和试验装置的探索17-21
• 1.4.1 混凝土扩盘桩理论研究存在的问题17-18
• 1.4.2 混凝土扩盘桩试验装置的探索18-21
• 1.5 本文研究的主要内容和特点21-23
• 1.5.1 研究的主要内容21
• 1.5.2 研究的主要特点21-23
• 第2章 土层含水率对混凝土扩盘桩性能影响的原状土试验23-45
• 2.1 试验的设计依据及目的23-24
• 2.1.1 试验的设计依据23
• 2.1.2 试验目的23-24
• 2.2 试验设备的介绍24-31
• 2.2.1 主要设备介绍24-28
• 2.2.2 其它附属设备的介绍28-31
• 2.3 原状土的选取31-36
• 2.3.1 选土场地的勘察和确定31-33
• 2.3.2 现场取土33-36
• 2.4 埋桩及试验过程36-43
• 2.4.1 埋桩36-39
• 2.4.2 试验的加载39-41
• 2.4.3 全截面桩的对比试验41-43
• 2.4.4 数据的采集43
• 2.5 本章小结43-45
• 第3章 试验数据的整理和分析45-65
• 3.1 抗压混凝土扩盘桩试验数据的整理和分析45-55
• 3.1.1 土体的物理力学性能指标45-46
• 3.1.2 位移-荷载数据的整理和分析46-50
• 3.1.3 桩周土体破坏情况50-55
• 3.2 抗拔混凝土扩盘桩试验数据的整理和分析55-63
• 3.2.1 位移-荷载数据的整理和分析55-59
• 3.2.2 桩周土体的破坏情况59-63
• 3.3 本章小结63-65
• 第4章 土层含水率对混凝土扩盘桩性能影响的有限元分析65-89
• 4.1 ANSYS有限元模型的建立65-68
• 4.2 土层含水率对混凝土扩盘桩抗压承载力的有限元分析68-78
• 4.2.1 位移结果分析68-73
• 4.2.2 模型试验和模拟研究的对比分析73-75
• 4.2.3 单桩抗压承载力计算公式修正75-78
• 4.3 土层含水率对混凝土扩盘桩抗拔承载力的有限元分析78-87
• 4.3.1 位移结果分析78-82
• 4.3.2 模型试验和模拟研究的对比分析82-84
• 4.3.3 单桩抗拔承载力计算公式修正84-87
• 4.4 本章小结87-89
• 第5章 结论与展望89-92
• 5.1 主要结论89-90
• 5.2 进一步的工作展望90-92
• 参考文献92-95
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文95-97
• 致谢97

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本文编号：609864