高频振动沉拔钢板桩施工性状及环境影响研究
发布时间：2023-03-26 15:38
高频振动法沉拔钢板桩是目前常用的一种基坑临时支护施工方法。人们对钢板桩的可打入性,沉桩过程中的桩土接触特性以及桩身入土后的竖向及水平向承载力,进行了大量研究,但对如何提高沉拔桩施工效率、降低其施工产生的环境影响尚有待于深入。本文从土体和桩锤的高频振动特性研究出发,结合高频振动沉拔桩现场试验及其分析,对这些问题进行了探索。使用高频动三轴仪试验研究了饱和土体高频振动荷载下的动力特性;采用振动沉拔桩集总元件和连续杆件混合模型,通过参数分析研究了高频振动荷载作用下振动锤和桩身振动特征。在青连铁路施工现场进行钢板桩的高频振动沉拔桩足尺原位试验,研究钢板桩沉拔速率变化及其影响因素、地表振动和噪声传播规律以及沉拔桩结束后地表位移、土体水平变形和孔压变化特征。本文研究得到的主要创新性成果如下:(1)进行土的高频动三轴试验,得到饱和土体高频振动特性:振动频率的提高虽然降低饱和砂土动孔隙水压力随振动次数的增长速率,增加液化所需振次,但能加速饱和砂土动孔压随时间的增长速率,减小砂土液化所需时间。频率的提高在减缓动轴向应变随振次的增长速率的同时,加速应变随时间的增长速率;此外,频率的提高降低砂土液化时的轴向应...
【文章页数】：210 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 土体动力特性动三轴试验研究
1.2.2 频率对土体动力特性影响试验研究
1.2.3 振动沉拔法施工中桩身沉拔速率研究
1.2.4 振动沉拔桩环境影响研究
1.3 研究内容
1.4 论文结构
第2章 饱和土体高频振动特性研究
2.1 引言
2.2 高频动三轴试验仪
2.2.1 仪器简介
2.2.2 仪器系统组成
2.2.3 系统工作原理
2.2.4 仪器主要技术参数
2.3 饱和砂土试样制备与试验准备
2.3.1 试验说明
2.3.2 试验材料
2.3.3 试验步骤
2.4 饱和软粘土试样制备与试验准备
2.4.1 试验土样
2.4.2 试验步骤
2.5 饱和砂土高频振动特性
2.5.1 振动频率对动孔隙水压力增长的影响
2.5.2 振动频率对轴向应变发展的影响
2.5.3 动孔压和轴向应变发展的联系
2.5.4 频率液化关系式推导
2.6 饱和软粘土动弹性模量频率振动特性
2.6.1 试验结果分析
2.6.2 振动频率对土体动弹性模量影响
2.7 本章小结
第3章 高频振动沉拔桩桩锤振动特性分析
3.1 引言
3.2 桩身为刚体时桩锤-土振动模型
3.2.1 单自由度强迫振动模型
3.2.2 二自由度强迫振动模型
3.3 桩身为均质弹性体时振动锤-桩-土体振动模型
3.3.1 桩顶等效刚度和阻尼系数计算
3.3.2 振动锤振动特性
3.3.3 桩身振动特性
3.4 模型参数分析
3.4.1 桩锤振动特性频域分析
3.4.2 桩身参数对桩锤振动特性的影响
3.4.3 振动锤指标对桩锤振动特性的影响
3.4.4 土体特性对桩锤振动特性的影响
3.5 工程应用分析
3.5.1 沉拔桩对比分析
3.5.2 振动频率影响分析
3.6 本章小结
第4章 高频振动沉桩速率与拔桩速率研究
4.1 引言
4.2 试验方案
4.2.1 试验概述
4.2.2 钢板桩类型
4.2.3 沉拔设备
4.2.4 场地土体特性
4.2.5 试验步骤
4.3 沉桩试验结果分析
4.3.1 沉桩速率影响因素归纳
4.3.2 沉桩速率随桩身入土深度变化关系
4.3.3 桩身参数对沉桩速率的影响
4.3.4 沉桩设备指标对沉桩速率的影响
4.3.5 土体特性对沉桩速率的影响
4.4 拔桩试验结果分析
4.4.1 拔桩速率影响因素归纳
4.4.2 拔桩速率随桩身出土长度变化关系
4.4.3 桩身参数对拔桩速率影响
4.4.4 拔桩设备指标对拔桩速率影响
4.4.5 土体特性对拔桩速率的影响
4.5 沉拔桩试验结果对比
4.5.1 沉桩速率与拔桩速率对比
4.5.2 沉桩耗时与拔桩耗时对比
4.6 高频振动沉拔钢板桩沉拔速率提升措施
4.6.1 拔桩速率细化研究
4.6.2 桩身沉拔速率提升措施分析
4.7 本章小结
第5章 高频振动沉拔桩土体变形及孔压变化研究
5.1 引言
5.2 试验方案
5.2.1 试验准备
5.2.2 试验场地土体特性
5.2.3 测试元器件及布设
5.2.4 试验步骤
5.3 沉桩试验结果分析
5.3.1 沉桩试验现象描述
5.3.2 沉桩孔隙水压力变化
5.3.3 沉桩土体水平变形
5.3.4 沉桩地表位移变化
5.3.5 沉桩土体扰动特征分析
5.4 拔桩试验结果分析
5.4.1 拔桩试验现象描述
5.4.2 拔桩孔隙水压力变化
5.4.3 拔桩土体水平变形
5.4.4 拔桩地表位移变化
5.4.5 拔桩土体扰动特征分析
5.5 沉拔桩试验结果对比分析
5.5.1 土体孔隙水压力变化
5.5.2 土体水平变形
5.5.3 地表位移变化
5.6 高频振动沉拔桩土体扰动环境影响分析
5.6.1 沉桩地表位移细化分析
5.6.2 土体扰动环境影响分析
5.7 本章小结
第6章 高频振动沉拔桩地表振动及噪声传播分析
6.1 引言
6.2 试验方案
6.2.1 试验准备
6.2.2 试验步骤
6.3 地表振动量
6.3.1 沉桩试验结果
6.3.2 拔桩试验结果
6.3.3 沉拔桩试验结果对比分析
6.4 噪声传播
6.4.1 沉桩试验结果
6.4.2 拔桩试验结果
6.4.3 沉拔桩试验结果对比分析
6.5 地表振动与噪声环境影响分析
6.6 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 进一步研究的建议
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的相关学术成果
本文编号：3771230
【文章页数】：210 页
【学位级别】：博士
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摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 土体动力特性动三轴试验研究
1.2.2 频率对土体动力特性影响试验研究
1.2.3 振动沉拔法施工中桩身沉拔速率研究
1.2.4 振动沉拔桩环境影响研究
1.3 研究内容
1.4 论文结构
第2章 饱和土体高频振动特性研究
2.1 引言
2.2 高频动三轴试验仪
2.2.1 仪器简介
2.2.2 仪器系统组成
2.2.3 系统工作原理
2.2.4 仪器主要技术参数
2.3 饱和砂土试样制备与试验准备
2.3.1 试验说明
2.3.2 试验材料
2.3.3 试验步骤
2.4 饱和软粘土试样制备与试验准备
2.4.1 试验土样
2.4.2 试验步骤
2.5 饱和砂土高频振动特性
2.5.1 振动频率对动孔隙水压力增长的影响
2.5.2 振动频率对轴向应变发展的影响
2.5.3 动孔压和轴向应变发展的联系
2.5.4 频率液化关系式推导
2.6 饱和软粘土动弹性模量频率振动特性
2.6.1 试验结果分析
2.6.2 振动频率对土体动弹性模量影响
2.7 本章小结
第3章 高频振动沉拔桩桩锤振动特性分析
3.1 引言
3.2 桩身为刚体时桩锤-土振动模型
3.2.1 单自由度强迫振动模型
3.2.2 二自由度强迫振动模型
3.3 桩身为均质弹性体时振动锤-桩-土体振动模型
3.3.1 桩顶等效刚度和阻尼系数计算
3.3.2 振动锤振动特性
3.3.3 桩身振动特性
3.4 模型参数分析
3.4.1 桩锤振动特性频域分析
3.4.2 桩身参数对桩锤振动特性的影响
3.4.3 振动锤指标对桩锤振动特性的影响
3.4.4 土体特性对桩锤振动特性的影响
3.5 工程应用分析
3.5.1 沉拔桩对比分析
3.5.2 振动频率影响分析
3.6 本章小结
第4章 高频振动沉桩速率与拔桩速率研究
4.1 引言
4.2 试验方案
4.2.1 试验概述
4.2.2 钢板桩类型
4.2.3 沉拔设备
4.2.4 场地土体特性
4.2.5 试验步骤
4.3 沉桩试验结果分析
4.3.1 沉桩速率影响因素归纳
4.3.2 沉桩速率随桩身入土深度变化关系
4.3.3 桩身参数对沉桩速率的影响
4.3.4 沉桩设备指标对沉桩速率的影响
4.3.5 土体特性对沉桩速率的影响
4.4 拔桩试验结果分析
4.4.1 拔桩速率影响因素归纳
4.4.2 拔桩速率随桩身出土长度变化关系
4.4.3 桩身参数对拔桩速率影响
4.4.4 拔桩设备指标对拔桩速率影响
4.4.5 土体特性对拔桩速率的影响
4.5 沉拔桩试验结果对比
4.5.1 沉桩速率与拔桩速率对比
4.5.2 沉桩耗时与拔桩耗时对比
4.6 高频振动沉拔钢板桩沉拔速率提升措施
4.6.1 拔桩速率细化研究
4.6.2 桩身沉拔速率提升措施分析
4.7 本章小结
第5章 高频振动沉拔桩土体变形及孔压变化研究
5.1 引言
5.2 试验方案
5.2.1 试验准备
5.2.2 试验场地土体特性
5.2.3 测试元器件及布设
5.2.4 试验步骤
5.3 沉桩试验结果分析
5.3.1 沉桩试验现象描述
5.3.2 沉桩孔隙水压力变化
5.3.3 沉桩土体水平变形
5.3.4 沉桩地表位移变化
5.3.5 沉桩土体扰动特征分析
5.4 拔桩试验结果分析
5.4.1 拔桩试验现象描述
5.4.2 拔桩孔隙水压力变化
5.4.3 拔桩土体水平变形
5.4.4 拔桩地表位移变化
5.4.5 拔桩土体扰动特征分析
5.5 沉拔桩试验结果对比分析
5.5.1 土体孔隙水压力变化
5.5.2 土体水平变形
5.5.3 地表位移变化
5.6 高频振动沉拔桩土体扰动环境影响分析
5.6.1 沉桩地表位移细化分析
5.6.2 土体扰动环境影响分析
5.7 本章小结
第6章 高频振动沉拔桩地表振动及噪声传播分析
6.1 引言
6.2 试验方案
6.2.1 试验准备
6.2.2 试验步骤
6.3 地表振动量
6.3.1 沉桩试验结果
6.3.2 拔桩试验结果
6.3.3 沉拔桩试验结果对比分析
6.4 噪声传播
6.4.1 沉桩试验结果
6.4.2 拔桩试验结果
6.4.3 沉拔桩试验结果对比分析
6.5 地表振动与噪声环境影响分析
6.6 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 进一步研究的建议
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的相关学术成果
本文编号：3771230
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