抗拔桩承载破坏机理及桩-土渐进性演化规律研究

发布时间：2021-05-10 11:29

　　近年来,地下空间开发逐渐成为缓解城市拥堵的重要途径之一。然而,对于地下水位较高、土体渗透系数大的地区,地下水的浮力作用于地下建筑物,增大了结构失稳风险。选择有效的工程控制方法,保证地下结构物稳定尤为重要。抗拔桩依靠桩身侧摩阻力（等截面抗拔桩）和扩大头抗力（扩底抗拔桩）共同抵抗上拔荷载,目前已成为地下结构抗浮的重要措施。然而,我国抗拔桩设计起步晚、经验少,在承载过程中的桩顶变形响应、群桩协同工作效应、群桩优化布设等方面都有待深入研究。本文基于室内模型试验与数值模拟相结合的方法,重点研究荷载作用下抗拔桩的破坏特征及桩土渐进性演化规律。设计抗拔桩极限破坏室内模型试验,分析桩长、桩土界面特征、土压力对抗拔桩承载性能的影响,研究群桩受力规律与协同变形特征,结合理论分析得到抗拔桩承载破坏机理。室内模型试验结果表明,在一定范围内,增加桩长、提高桩侧表面摩擦系数和桩侧土压力提高抗拔桩的极限承载力。对比分析中心桩、边桩、角桩的变形差异得出,中心桩最先达到极限破坏状态。基于FLAC3D软件,利用数值模拟技术验证试验结果并进行对比分析。建立抗拔群桩计算模型,分析基坑开挖和桩基上拔过程中桩-土渐进性破坏演化规... 

【文章来源】：石家庄铁道大学河北省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 抗拔桩理论分析研究现状
        1.2.2 抗拔桩试验研究现状
        1.2.3 抗拔桩数值模拟研究现状
    1.3 本文的研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法及技术路线
第二章 抗拔桩承载机理与极限承载力理论研究
    2.1 长径比对抗拔单桩承载破坏的影响
        2.1.1 等截面桩的破坏形态
        2.1.2 单桩极限抗拔承载力
    2.2 抗拔桩承载机理与协同工作特点
        2.2.1 抗拔桩承载破坏机理
        2.2.2 桩-土协同工作特点
    2.3 桩距对抗拔群桩承载力的影响
    2.4 本章小结
第三章 抗拔桩室内模型实验
    3.1 工程背景
    3.2 模型试验相似理论
        3.2.1 模型试验相似关系的建立
        3.2.2 模型试验材料
        3.2.3 模型设计
    3.3 单桩抗拔承载试验
        3.3.1 长径比对单桩抗拔性能的影响
        3.3.2 桩身表面特性对单桩抗拔性能的影响
        3.3.3 桩侧土体压力对单桩抗拔性能的影响
    3.4 群桩效应及协同工作机理
        3.4.1 群桩效应
        3.4.2 群桩协同工作效应
    3.5 本章小结
第四章 抗拔桩承载变形特征数值模拟
    4.1 数值模拟计算方法
        4.1.1 计算基本原理
        4.1.2 本构模型的选择
        4.1.3 数值模拟过程
    4.2 单桩承载力影响因素分析
        4.2.1 长径比
        4.2.2 桩-土摩擦特性
        4.2.3 土体密实度
    4.3 桩-土渐进性破坏演化分析
        4.3.1 基坑开挖
        4.3.2 抗拔群桩渐进性破坏演化规律
    4.4 距径比对抗拔桩承载特性的影响
        4.4.1 群桩效应
        4.4.2 结果验证
    4.5 本章小结
第五章 工程优化设计
    5.1 桩-土协同工作效应
    5.2 桩型选择
    5.3 抗拔桩群桩性能优化
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]砂土内摩擦角与静探锥尖阻力的相关性研究[J]. 林之恒,冯涛,孟少伟,李沧海.  地下空间与工程学报. 2018(S2)
[2]考虑桩土界面相对位移与界面外土体剪切变形抗拔桩荷载传递分析[J]. 陈昌富,黎玉琪.  公路工程. 2018(03)
[3]小直径抗拔桩桩侧摩阻力试验研究[J]. 李帅,张东刚,张震,谷二永,李涛,王磊.  建筑科学. 2018(01)
[4]地下结构抗浮[J]. 唐孟雄,胡贺松,张程林.  岩土力学. 2017(S1)
[5]Determination of pile failure mechanism under pullout test in loose sand[J]. K.Faizi,R.Kalatehjari,R.Nazir,A.S.A.Rashid.  Journal of Central South University. 2015(04)
[6]地下工程流–固耦合试验新技术及其在充填型岩溶管道突水模型试验中的应用[J]. 周毅,李术才,李利平,张乾青,石少帅,宋曙光,王康,陈迪杨,孙尚渠.  岩土工程学报. 2015(07)
[7]静钻根植竹节桩抗拔承载性能试验研究[J]. 周佳锦,龚晓南,王奎华,张日红.  岩土工程学报. 2015(03)
[8]抗拔桩单桩承载特性试验及数值模拟[J]. 于丹,杜鹏祥,张海洋,乔云航.  沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2014(05)
[9]抗拔桩变形及对地铁车站结构计算影响分析[J]. 张跃明.  隧道建设. 2014(06)
[10]基坑开挖对单桩及群桩回弹位移的影响分析[J]. 卫凌云,秦胜伍,陈慧娥.  吉林大学学报(地球科学版). 2014(02)

博士论文
[1]大面积深开挖对抗拔桩承载性状的影响研究[D]. 罗耀武.浙江大学 2010

硕士论文
[1]相似材料模型试验原料选择及配比试验研究[D]. 肖杰.北京交通大学 2013
[2]竖向荷载作用下群桩效应模拟研究[D]. 陈鹏.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3179285