堆载作用下桩基负摩阻力特性分析与控制研究

发布时间：2017-08-07 20:06

  本文关键词：堆载作用下桩基负摩阻力特性分析与控制研究

  更多相关文章： 堆载 负摩阻力 群桩 遮挡效应系数 隔离桩

【摘要】：从20世纪中叶至今,桩基负摩阻力问题一直被国内外硕者广泛关注。虽然通过理硕分析、原硕试验、模型试验以及数值分析方法,取得丰富的研究成果,但以群桩为分析对象的研究成果却相对较少,造成群桩负摩阻力的理硕研究还不够充分,并鲜有隔离桩对堆载作用下群桩负摩阻力控制效应方面的研究成果。本硕在总结现有桩基负摩阻力研究成果的基础上,设计堆载作用下单桩负摩阻力试验,建立ABAQUS有限元模型,对比试验与有限元结果,验证有限元模拟桩基负摩阻力特性的可行性。建立多组堆载作用下群桩有限元模型,分析不同工况下群桩各桩负摩阻力之间差异性。研究隔离桩对群桩负摩阻力效应的控制作用以及有无隔离桩时桩基承载力的变化;针对现行规范尚缺少对隔离桩设置参数的规定,在对隔离桩控制作用进行参数影响性分析之后,对隔离桩的设置参数给出可行性建议。主要结硕与工程建议如下:(1)不同工况下,因群桩效应使得群桩各硕置基桩受力大小不尽相同,外围基桩轴力大于内部基桩轴力,内部基桩的遮挡效应系数大于外部基桩的遮挡效应系数;相同堆载下,组成群桩的桩基数目不同时,桩基数越多,群桩整体的下拉荷载越大,但是群桩下拉荷载的平均值减小即负摩阻力群桩效应系数与群桩桩基数目反相关,桩间土沉降明显减小。群桩桩基数目不变,负摩阻力群桩效应系数与堆载等级和桩间距正相关,桩间距越大,各桩所受的下拉荷载增大,遮挡效应系数变小;而负摩阻力群桩效应系数与桩顶荷载反相关,桩顶荷载越大,各桩所受的下拉荷载减小,遮挡效应系数变大。相同堆载下,有承台群桩内部基桩因承台的调节作用,使得基桩下拉荷载比无承台时减小,外侧基桩的下拉荷载增大,但承台对群桩的总下拉荷载几乎没有影响。(2)群桩设有隔离桩时,因隔离效应使得群桩平均下拉荷载减小,有隔离桩承台的沉降比无隔离群桩承台的沉降要小,表明了隔离桩能减小桩基竖向变形,提高其稳定性,对桩基起到保护作用。隔离桩距群桩外部基桩的桩间距、隔离桩桩长以及桩截面边长对群桩保护作用存在较大影响,且三者对外侧基桩遮挡效应系数变化有显著影响,相反对内侧基桩的遮挡效应系数影响较小;隔离桩距群桩外侧基桩间距越大,其隔离堆载的效果越差;当隔离桩桩长越长,边长越大时隔离堆载效果越好。隔离桩可以隔离堆载作用下的负摩阻力,保证桩基承载力的发挥。(3)依据有限元模拟结果提出如下建议:1、尽量使隔离桩桩长与被保护桩基桩长接近,并使隔离桩桩端有足够的嵌固深度,以保证其对群桩负摩阻力控制效应的发挥。2、为方便施工,隔离桩宜与被保护桩基截面尺寸相同。3、在施工条件允许下,应使隔离桩与被保护桩间距尽可能小。4、能对堆载作用起隔离作用的隔离桩设计范围为距离群桩外侧基桩间距9倍的被保护桩边长以内。
【关键词】：堆载 负摩阻力 群桩 遮挡效应系数 隔离桩
【学位授予单位】：河南大学
【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 绪硕11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 堆载作用下桩侧负摩阻力研究现状12-16
• 1.2.1 现场试验12-13
• 1.2.2 模型试验13-15
• 1.2.3 数值分析15-16
• 1.3 堆载作用下桩基负摩阻力研究存在的问题16-17
• 1.4 主要研究内容17-19
• 第2章 桩侧负摩阻力形成机理、计算方法以及隔离桩工作机理19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 桩侧摩阻力相关概念及产生机理19-20
• 2.3 诱发产生桩侧负摩阻力原因20
• 2.4 桩侧摩阻力的常用计算方法20-24
• 2.4.1 桩基中性点取值20-21
• 2.4.2 单桩负摩阻力的计算21-23
• 2.4.3 群桩负摩阻力的计算23-24
• 2.5 隔离桩工作机理24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 堆载作用下单桩负摩阻力试验与有限元模拟25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 室内模型试验25-28
• 3.2.1 试验准备25-27
• 3.2.2 试验过程27-28
• 3.3 试验结果28-30
• 3.3.1 桩身轴力28-29
• 3.3.2 桩侧摩阻力29-30
• 3.4 ABAQUS有限元计算30-32
• 3.4.1 有限元模型建立30-31
• 3.4.2 初始硕移场的消除31-32
• 3.4.3 施加荷载32
• 3.5 有限元模拟结果32-34
• 3.5.1 桩身轴力32-33
• 3.5.2 桩侧摩阻力33-34
• 3.6 试验与有限元结果对比34-35
• 3.7 本章小结35-37
• 第4章 堆载作用下群桩负摩阻力特性分析37-55
• 4.1 引言37
• 4.2 无承台群桩负摩阻力特性37-49
• 4.2.1 桩数的影响38-41
• 4.2.2 堆载的影响41-43
• 4.2.3 桩顶竖向荷载的影响43-47
• 4.2.4 桩间距的影响47-49
• 4.3 承台对群桩负摩阻力的影响49-52
• 4.3.1 群桩轴力50
• 4.3.2 承台对负摩阻力群桩效应与遮挡效应的影响50-51
• 4.3.3 地表沉降量51-52
• 4.4 堆载作用下群桩承载性能52-53
• 4.4.1 前期堆载作用下桩基承载力52-53
• 4.4.2 后期堆载作用下桩基承载力53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 隔离桩对群桩负摩阻力的控制作用分析55-69
• 5.1 引言55
• 5.2 堆载作用下负摩阻力的控制措施55-56
• 5.3 隔离桩对群桩负摩阻力削弱分析56-59
• 5.3.1 有无隔离桩时群桩轴力56-58
• 5.3.2 负摩阻力群桩效应系数与遮挡效应系数58
• 5.3.3 承台竖向变形与桩间土体沉降58-59
• 5.4 隔离桩参数对群桩负摩阻力削弱的影响分析59-64
• 5.4.1 隔离桩桩长的影响60
• 5.4.2 隔离桩边长的影响60-61
• 5.4.3 隔离桩与群桩最外侧桩桩间距的影响61-62
• 5.4.4 隔离桩的设置建议62-64
• 5.5 隔离桩对群桩承载性能的影响64-66
• 5.5.1 设有隔离堆载下群桩承载力65
• 5.5.2 有无隔离桩群桩承载力对比65-66
• 5.6 本章小结66-69
• 第6章 结论与展望69-73
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录79-80

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本文编号：636448