劲性复合桩承载特性研究

发布时间：2017-07-06 13:07

  本文关键词：劲性复合桩承载特性研究

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【摘要】：劲性复合桩是一种由散体桩、柔性桩和刚性桩中的两种或三种复合而成的新桩型,成本低廉而承载力高,应用广泛。目前国内外对该桩型承载特性的研究并不完善。本文以水泥土搅拌桩与预应力管桩组成的劲性复合桩为研究对象,以实际工程为依托,采用室内试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,对该复合地基承载特性进行研究,主要成果如下：1、通过室内直剪试验和室内模型试验研究了混凝土—水泥土界面特性。结果表明,该界面抗剪强度小于水泥土抗剪强度；破坏模式随水泥土强度的提高由塑性破坏转为脆性破坏；界面剪切强度与法向应力符合库伦定律；界面黏聚力与水泥土强度在一定范围内符合线性函数,但界面摩擦角与水泥土无侧限抗压强度之间的相关度不密切；界面剪切强度约为水泥土无侧限抗压强度0.188倍；C80和C60混凝土与水泥土的界面特性类似。2、通过室内无侧限压缩试验研究了挤密效应对水泥土的影响。结果表明,在淤泥中,水泥土的密度对强度和模量的影响不明显；在粉土中,水泥土的强度和模量随密度的增加而增加。在淤泥或粉土中,水泥土的峰值应变都随密度增加而略有减小。3、劲性复合桩有短芯桩、等芯桩和长芯桩三类。结合理论分析和实际工程,对其破坏模式和单桩竖向承载力计算方法进行了研究。短芯桩的破坏模式是整体下沉、复合段横截面破坏、芯桩刺入或非复合段横截面破坏；等芯桩和长芯桩的破坏模式是整体下沉、复合段横截面破坏或芯桩刺入。芯桩在施工过程中存在挤土效应,使复合段桩土界面的侧摩阻力提高,但15倍水泥土桩直径以下不考虑该效应。据此提出基于破坏模式的单桩竖向承载力计算公式和桩型优化方法,并分别用三个相应桩型的实际工程对该公式进行了验证。4、结合有限元模拟和实际工程,对劲性复合桩的单桩水平承载特点进行分析。该桩在水平荷载下的受力特性,与钢筋混凝土预制桩的受力特性类似,据此提出修正m法的单桩水平承载力计算公式,并根据工程实例反算出m值的范围。
【关键词】：劲性复合桩 界面特性 挤密效应 破坏模式 单桩承载力 桩型优化 MIDAS
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 劲性复合桩简介10-12
• 1.2 劲性复合桩国内外研究现状12-18
• 1.2.1 劲性复合桩发展历史12-15
• 1.2.2 劲性复合桩的界面特性15-16
• 1.2.3 劲性复合桩的荷载传递规律16
• 1.2.4 劲性复合桩的竖向承载特性16-17
• 1.2.5 劲性复合桩的水平承载特性17-18
• 1.3 存在问题18
• 1.4 本文研究内容及技术路线18-20
• 1.4.1 研究内容与方法18-19
• 1.4.2 技术路线19-20
• 第二章 内外芯界面特性试验研究20-34
• 2.1 室内直剪试验20-26
• 2.1.1 试验材料20
• 2.1.2 直剪试样制备20-22
• 2.1.3 直剪试验方法22-23
• 2.1.4 试验结果23-26
• 2.2 内外芯界面特性26-28
• 2.2.1 界面剪切强度与法向应力的关系26-27
• 2.2.2 剪切指标与水泥土强度的关系27
• 2.2.3 界面剪切强度与水泥土强度的关系27-28
• 2.2.4 混凝土强度的影响28
• 2.3 室内模型试验28-31
• 2.3.1 模型桩制备28-29
• 2.3.2 模型桩试验方法29-30
• 2.3.3 模型桩试验结果30-31
• 2.4 内外芯界面强度的取值31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 芯桩对水泥土的挤密效应试验研究34-46
• 3.1 室内无侧限压缩试验34-40
• 3.1.1 试样制备34-35
• 3.1.2 试验步骤35-36
• 3.1.3 试验结果36-40
• 3.2 挤密效应对水泥土特性的影响40-43
• 3.2.1 密度对强度的影响41-42
• 3.2.2 密度对模量的影响42-43
• 3.2.3 密度对峰值应变的影响43
• 3.3 本章小结43-46
• 第四章 劲性复合桩单桩竖向承载力计算方法研究46-76
• 4.1 目前的劲性复合桩单桩竖向承载力计算方法46-49
• 4.1.1 短芯劲性复合桩47-48
• 4.1.2 等芯劲性复合桩48
• 4.1.3 长芯劲性复合桩48-49
• 4.2 基于破坏模式的单桩竖向承载力计算方法49-55
• 4.2.1 破坏模式49-54
• 4.2.2 复合段侧摩阻力调整系数取值54-55
• 4.3 工程实例验证55-73
• 4.3.1 短芯劲性复合桩55-64
• 4.3.2 等芯劲性复合桩64-68
• 4.3.3 长芯劲性复合桩68-73
• 4.4 基于破坏模式的劲性复合桩优化设计73-74
• 4.5 本章小结74-76
• 第五章 劲性复合桩单桩水平承载力计算方法研究76-100
• 5.1 目前的劲性复合桩单桩水平承载力计算方法76-78
• 5.2 劲性复合桩单桩水平承载模拟78-87
• 5.2.1 工程实例78-82
• 5.2.2 建模方法82-84
• 5.2.3 模拟结果84-87
• 5.3 修正m法的单桩水平承载力计算方法87-97
• 5.3.1 工程实例88-92
• 5.3.2 桩周土m值反演92-97
• 5.3.3 修正m法与已有规范中的m法的计算结果比较97
• 5.4 本章小结97-100
• 第六章 总结与展望100-102
• 6.1 本文主要结论100-101
• 6.2 本文的创新点101
• 6.3 存在问题及展望101-102
• 致谢102-104
• 参考文献104-108
• 作者简介108

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本文编号：526314