黏性土中打入桩竖向受荷特性及承载力计算方法评价

发布时间：2017-12-10 01:24

本文关键词：黏性土中打入桩竖向受荷特性及承载力计算方法评价

【摘要】：桩基础作为重要的基础形式之一,广泛应用于大型跨江海桥梁、风力涡轮机、港口和近海工程结构物等。这类大直径长桩主要采用打入法施工,然而由于费用,设备,工期和场地条件等限制,桩的静载试验往往难以进行或未能达到极限破坏,导致无法确定极限承载力。因此,如何选择一种完善的理论或方法准确估算打入桩的竖向承载力是岩土工程中重要的研究课题。传统的桩基设计方法主要为经验或半经验法,其预测精度往往低于工程设计者的期望。关于桩的极限承载力的确定,迄今为止还没有一种广为接受而又十分可靠的设计方法或理论。本研究基于黏土的基本特性,研究了打入桩的受荷特性、承载力计算方法及高质量现场试验校核。目前研究黏土中桩受荷特性的主要理论方法有有限元法,柱孔扩张理论和应变路径法,其中有限元法可以模拟打桩过程中的桩土相互作用,能够较好地估算和预测桩基承载特性。为了进一步深入了解桩-土共同作用机理以及克服原有经验方法缺乏广泛适用性,可以通过开展安装有测量元件的打入桩现场试验,并获得桩土共同作用下应力场的分布规律。近年来,基于静载试桩实测资料,国外一些研究团队分别建立了黏土中打入桩竖向承载力计算方法。但由于采用的数据库质量控制标准参差不齐,所建立的设计方法的可靠性也不尽相同,这导致这些桩基设计方法应用于新的桩基实例校核时会出现较大的偏差。为了客观地对各设计方法进行可靠性评价,亟需建立具有广泛代表性并采用统一质量控制的数据库。基于上述目的,本文建立了一个浙江大学(ZJU)-英国帝国理工学院(ICL)黏土(Clay)数据库,总共包含70根打入桩的静载试验,主要来源于文献,工程项目以及国际上其他研究团队。本文考虑了10种国际上常用的设计方法,并采用建立的数据库,对这些方法进行了客观性评价,并通过统计学中的均值和变异系数进行表征。通过数据库的分析,本文还考虑了时间效应对桩基承载力的影响。有限元数值模拟作为计算打入桩承载特性的一种有效手段,在工程实践中应用广泛。基于应用有限元通用分析软件ABAQUS,考虑耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)技术能较好地解决打桩过程中所引起的网格大变形问题。本文通过ABAQUS/Explicit的CEL技术对黏土中的打桩过程进行模拟,获得了打桩过程中的应力场分布规律,并与实测结果进行对比,得到较好的一致性,为今后桩土共同作用机理的研究提供新的手段。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1

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