竖向荷载作用下预制桩桩周粗糙度对侧摩阻力影响研究

发布时间：2021-05-14 18:34

　　预制桩具有稳定性好、成桩速度快、桩身质量容易控制、承载能力高等优点而被广泛使用。桩侧阻力作为桩基竖向承载力的一个重要组成部分,影响其发挥的因素很多,其中桩-土接触面是一个重要因素。目前桩基规范在计算桩基的承载力时,对桩-土接触面的影响没有作相关规定,对于桩身粗糙度的描述也没有相关的标准。本文针对当前桩侧摩阻力研究中存在的不足,进行了以下几个方面的研究:（1）用物理力学的试验方法和粗糙度仪的方法对桩粗糙度分别进行了量化研究;对两者的量化结果进行拟合,得出两者对粗糙度的量化效果一致。（2）在砂土和黏土地层中分别进行了6种不同桩身粗糙度的纯摩擦桩和端承摩擦桩室内模型试验,得出了:增大桩身粗糙度能够提高桩基的承载力;随着粗糙度的增大砂土中的端阻占比会增大,而在黏土中侧摩阻力的占比增大。（3）对室内模型试验得出的极限承载力与桩身粗糙度量化的数据进行分析得出:预制桩桩周粗糙度、桩周相对摩擦系数与桩基竖向极限承载力,通过模型试验结果可知不论砂土还是黏土地层中三者都具有很强的线性关系,说明能够通过桩身粗糙度来预测桩基的极限承载力。（4）在模型桩上黏贴应变片,能够对试验过程中桩身的应变数据进行采集,对数... 

【文章来源】：东华理工大学江西省

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 单桩承载力和沉降的研究
        1.2.2 桩侧阻力研究
        1.2.3 桩-土接触面研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
        1.3.1 本文的主要研究内容
        1.3.2 本文的创新
        1.3.3 技术路线
2 预制桩侧摩阻力传递理论
    2.1 竖向荷载传递理论
        2.1.1 荷载传递法
        2.1.2 剪切位移法
        2.1.3 弹性理论法
    2.2 现行规范侧摩阻力计算方法
    2.3 桩-土接触面基本理论
        2.3.1 接触面的力学描述
        2.3.2 典型接触单元
        2.3.3 接触面的本构模型
    2.4 影响预制桩侧摩阻力发挥的因素
        2.4.1 桩周土的性质
        2.4.2 桩-土界面的影响
        2.4.3 桩-土相对位移
        2.4.4 桩长径比的影响
    2.5 试验的基本假设及思路
        2.5.1 试验的基本假设
        2.5.2 试验思路
    2.6 本章小结
3 桩周粗糙度的量化研究
    3.1 概述
    3.2 物理试验测量桩身表面粗糙度
        3.2.1 试验原理
        3.2.2 试验过程
        3.2.3 试验结果分析
    3.3 通过粗糙度仪测量桩身粗糙度
        3.3.1 试验原理
        3.3.2 试验过程
        3.3.3 试验结果
    3.4 粗糙度与相对摩擦系数的拟合
    3.5 本章小结
4 模型试验设计与测试系统
    4.1 试验目的
    4.2 模型试验设备及仪器介绍
        4.2.1 模型箱
        4.2.2 地基土材料
        4.2.3 模型桩与桩身应变元件
        4.2.4 模型桩的埋设
        4.2.5 数据采集系统
        4.2.6 加载测试装系统
    4.3 试验过程
    4.4 本章小结
5 不同粗糙度预制桩竖向承载力试验成果分析
    5.1 概述
    5.2 荷载沉降关系分析
        5.2.1 砂土中荷载沉降关系分析
        5.2.2 黏土中荷载沉降关系分析
        5.2.3 砂土和黏土中荷载沉降曲线的差异
    5.3 桩身轴力分布分析
        5.3.1 砂土中桩身轴力分布
        5.3.2 黏土中桩身轴力分布分析
    5.4 桩身侧摩阻力分布分析
        5.4.1 砂土中桩身侧摩阻力分布分析
        5.4.2 黏土中桩身侧摩阻力分布分析
    5.5 桩身表面粗糙度与桩基极限承载力的关系
    5.6 本章小结
6 粗糙度对单桩承载特性影响的有限差分数值分析
    6.1 FLAC3D简介
        6.1.1 FLAC3D计算的原理及方法
        6.1.2 FLAC3D分析过程
    6.2 FLAC3D在桩基中的应用
        6.2.1 FLAC3D接触面
        6.2.2 桩-土接触面参数的选取
        6.2.3 后处理
    6.3 FLAC3D单桩静载荷模型的建立
        6.3.1 桩土参数
        6.3.2 接触面的建立
        6.3.3 试验模型的建立
    6.4 模拟方案
    6.5 数值模拟结果分析
        6.5.1 数值模拟云图分析
        6.5.2 单桩荷载沉降曲线分析
        6.5.3 桩身轴力分布分析
        6.5.4 桩侧摩阻力分布分析
        6.5.5 桩侧摩阻力强化弱化效应的探讨
    6.6 本章小结
7 结论与展望
    7.1 本文的主要工作
    7.2 本文的主要结论
    7.3 展望与建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]接触面粗糙度对黏性土-混凝土界面剪切特性影响研究[J]. 王永洪,张明义,刘俊伟,白晓宇.  工业建筑. 2017(10)
[2]基于扰动状态概念的桩–土相互作用的新荷载渐进性传递模型[J]. 黄明,张冰淇,陈福全,许德祥.  岩土力学. 2017(S1)
[3]黏性土中桩-土界面受力机制室内试验研究[J]. 张明义,白晓宇,高强,王永洪,陈小钰,刘俊伟.  岩土力学. 2017(08)
[4]桩侧截面形式对扩底桩竖向抗压特性影响分析[J]. 孔纲强,顾红伟,车平,任连伟,彭怀风.  岩土力学. 2017(02)
[5]侧阻软化对摩擦桩承载特性的影响[J]. 张利鹏,周志军,魏进,王端端.  铁道科学与工程学报. 2016(09)
[6]不同桩侧粗糙度对桩-土接触面力学特性的影响研究[J]. 蒋劲羽,方琴.  贵州大学学报(自然科学版). 2016(04)
[7]基于统计损伤本构模型的改进桩-土接触面模型研究[J]. 李赛,汪优,秦志浩,刘建华.  岩土力学. 2016(07)
[8]静压桩桩-土界面滑动摩擦机制研究[J]. 胡永强,汤连生,李兆源.  岩土力学. 2015(05)
[9]不同条件下桩侧阻力端阻力性状及侧阻力分布概化与应用[J]. 刘金砺,秋仁东,邱明兵,高文生.  岩土工程学报. 2014(11)
[10]砂土中灌注桩侧摩阻力的一个计算模型[J]. 金灵志,李明明,鲁嘉,叶春高,赵春风.  地下空间与工程学报. 2014(03)

博士论文
[1]考虑桩—土相对位移的桩基沉降计算及桩基时效性研究[D]. 王忠瑾.浙江大学 2013
[2]桩侧摩阻力特性的研究[D]. 宋兵.华南理工大学 2010
[3]桩端土刚度对桩侧阻力影响的试验研究及理论分析[D]. 席宁中.中国建筑科学研究院 2002

硕士论文
[1]基于荷载传递法的碎石土层单桩承载力研究[D]. 林方凯.重庆大学 2016
[2]考虑桩端与桩侧阻力相互作用的超长桩承载力研究[D]. 高健.辽宁工程技术大学 2015
[3]基桩竖向变形机理及荷载传递模型研究[D]. 彭争光.湖南大学 2004



本文编号：3186126