新型内击压灌桩成孔机理及承载性状研究

发布时间：2021-10-29 14:06

　　目前,在桩基工程中,为了满足人们对不同土质、不同施工条件及不同建筑物形态的要求,桩的型式、施工方法也一直在不停的改变推新。按桩基的施工方法来划分,目前应用比较广泛的成桩方法有静压成桩、静压振动成桩、锤击成桩、钻孔成桩等,这些成桩方法都具有各自的优点和不足之处。以静压成桩法为例,这种桩具有低噪音,无振动,无污染的特点,但是当压入含水量较少的泥岩等坚硬土层时,由于其极限压桩力有限,很难得到理想的承载力。如何能够设计出一种既能够适用于多种土层条件,又能保证施工质量和承载力要求的桩型,成为桩基工程中最具有挑战的难题。本课题的内击压灌桩施工技术是兼具静压和内击功能的复合型桩基施工技术,这种方法一方面吸收了静力压桩的优点,另一方面又弥补了其压桩力有限的不足之处。该成桩方法能够适应不同的土层条件、保证桩身质量、提高单桩承载力、节省桩基工程的材料用量,减少施工成本。本文利用内击压灌桩现场静载荷试验、桩端的承载性状的模型试验、成孔过程的颗粒流数值模拟和理论分析等手段,对内击压灌桩的成孔过程以及成孔后的承载性状等内容进行了深入的研究,其主要研究内容和成果如下:1.设计了内击压灌桩、普通静压桩、长螺旋钻孔桩... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：191 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 本课题的研究背景及意义
    1.2 桩基施工技术的发展现状及趋势的概述
        1.2.1 施工技术的发展现状
        1.2.2 桩基施工技术的发展趋势
    1.3 桩承载机理的研究方法及发展现状
        1.3.1 桩土相互作用的研究现状
        1.3.2 桩土极限承载特性的研究现状
        1.3.3 桩土动力承载特性的研究现状
    1.4 离散元方法在岩土工程中的研究现状及应用
        1.4.1 离散元方法的研究现状
        1.4.2 离散元方法在桩基工程中的应用
    1.5 本课题研究的主要内容
第2章 内击压灌桩施工工艺及现场试验研究
    2.1 引言
    2.2 内击压灌桩施工工艺
        2.2.1 内击压灌桩桩机
        2.2.2 内击压灌桩桩管的设计
        2.2.3 内击压灌桩成桩的施工流程
        2.2.4 内击压灌桩测桩方法
        2.2.5 端阻力系数的定义
    2.3 内击压灌桩的现场试验
        2.3.1 实验目的
        2.3.2 试验场地概况
        2.3.3 试验方案
    2.4 试验结果分析
        2.4.1 静载试验单桩Q-S曲线对比分析
        2.4.2 桩端阻力分析
        2.4.3 荷载分担
    2.5 本章小结
第3章 内击压灌桩成孔机理及端阻力系数的计算
    3.1 引言
    3.2 离散单元法的基本方程
        3.2.1 物理方程
        3.2.2 运动方程
        3.2.3 接触模型
        3.2.4 动态松弛法
    3.3 桩土模型的建立
        3.3.1 土体物理参数的确定
        3.3.2 桩身模型及桩锤模型的建立
        3.3.3 土体模型的建立
        3.3.4 土体内部测量球的设置
        3.3.5 静压和内击过程数值模拟的实现
    3.4 成孔过程的数值结果分析
        3.4.1 位移场的变化规律
        3.4.2 颗粒轨迹的变化规律
        3.4.3 竖向位移的变化规律
        3.4.4 径向位移的变化规律
        3.4.5 应力场的变化规律
        3.4.6 孔隙率的变化规律
    3.5 端阻力系数的计算
    3.6 不同参数变化对端阻力系数的影响分析
        3.6.1 成桩深度对端阻力系数的影响
        3.6.2 不同桩径对端阻力系数的影响
        3.6.3 不同土层性质对端阻力系数的影响
    3.7 本章小结
第4章 内击压灌桩成孔过程的振动响应分析
    4.1 引言
    4.2 内击作用冲击力的计算
    4.3 内击作用下桩土振动方程的建立
        4.3.1 桩的振动方程
        4.3.2 桩侧土的振动方程
        4.3.3 桩端土的振动方程
        4.3.4 边界条件和连续条件
    4.4 内击作用下桩土相互作用力的计算
    4.5 内击作用下土体振动响应的计算
    4.6 土体振动的时程曲线
    4.7 内击作用下土体的振动响应对比分析
        4.7.1 水平方向的振动响应
        4.7.2 竖直方向的振动响应
    4.8 本章小结
第5章 内击压灌桩桩端位于岩层的承载性状分析
    5.1 引言
    5.2 桩端基岩的破坏模式
    5.3 节理基岩的模型试验
        5.3.1 节理基岩的制作
        5.3.2 模型箱的制作
        5.3.3 加载方案及测量数据的采集
    5.4 破坏模式分析
        5.4.1 裂隙分布模式
        5.4.2 荷载传递路径及最终破坏模式
        5.4.3 楔体形式
        5.4.4 力-位移曲线
    5.5 承载力规律
        5.5.1 节理倾角对桩端极限承载力的影响
        5.5.2 节理数目对桩端极限承载力的影响
    5.6 桩端基岩破坏模式的的数值分析
        5.6.1 基岩数值模型的建立
        5.6.2 不同节理分布下的破坏模式
        5.6.3 不同节理分布下的荷载传递路径
    5.7 本章小结
第6章 桩端承载力的三维极限分析
    6.1 引言
    6.2 极限分析上限法的基本原理
        6.2.1 基于传统塑性理论的分析方法
        6.2.2 基于广义塑性理论的分析方法
    6.3 虚功方程
    6.4 破坏准则的选取
    6.5 完整基岩桩端极限承载力的计算
        6.5.1 破坏模式及速度场的建立
        6.5.2 上限法能量耗散的计算
        6.5.3 桩端极限承载力的上限解
    6.6 小倾角节理基岩桩端极限承载力的计算
        6.6.1 破坏模式及速度场的建立
        6.6.2 上限法能量耗散的计算
        6.6.3 桩端极限承载力的上限解
    6.7 大倾角节理基岩桩端极限承载力的计算
        6.7.1 破坏模式及速度场的建立
        6.7.2 上限法能量耗散的计算
        6.7.3 桩端极限承载力的上限解
    6.8 算例分析
    6.9 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]强风化花岗岩中嵌岩短桩承载特征原位试验与有限元分析[J]. 白晓宇,张明义,朱磊,王永洪,王静静.  中南大学学报(自然科学版). 2017(02)
[2]现浇X形桩低应变瞬态动测响应三维有限元分析[J]. 范玉明,丁选明,栾鲁宝,周仕礼.  中南大学学报(自然科学版). 2016(02)
[3]第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告——桩基础的发展现状综述[J]. 聂庆科,周玉明.  岩土工程技术. 2015(05)
[4]桩承式路堤土拱效应颗粒流分析[J]. 郭红梅.  土木建筑与环境工程. 2014(06)
[5]动荷载下桩承式路堤的承载特性及机制研究[J]. 许朝阳,周锋,吕惠,马耀仁,孟涛,完绍金.  岩土力学. 2014(11)
[6]黄土斜坡桩基竖向荷载传递规律现场试验研究[J]. 牛富生,许建聪,马亢.  岩土力学. 2014(07)
[7]竖向土工加筋体对碎石桩承载变形影响的模型试验研究[J]. 赵明华,顾美湘,张玲,刘猛.  岩土工程学报. 2014(09)
[8]嵌岩桩破坏模式有限元极限分析[J]. 史曼曼,王成,郑颖人,康景文,董天文.  地下空间与工程学报. 2014(02)
[9]筋箍碎石桩复合地基极限承载力计算[J]. 赵明华,张赞威,刘猛,张玲.  水文地质工程地质. 2014(01)
[10]竖向荷载下加筋碎石桩复合地基数值分析[J]. 陈建峰,童振湄,柳军修,冯守中.  岩土力学. 2013(S2)

博士论文
[1]土工袋装桩桩型复合地基受力变形特性研究[D]. 段园煜.浙江大学 2012
[2]软化剪胀土中孔扩张理论及沉桩挤土性状研究[D]. 汪鹏程.浙江大学 2005
[3]静压桩挤土效应及施工措施研究[D]. 罗战友.浙江大学 2004
[4]土体内球形空穴扩张及挤土桩沉桩机理研究[D]. 李月健.浙江大学 2001

硕士论文
[1]长春地区静压桩承载性状及应用研究[D]. 张宇.吉林大学 2009



本文编号：3464798