低周往复水平荷载作用下单桩承载特性的室内模型试验及有限元模拟

发布时间：2017-07-16 00:13

  本文关键词：低周往复水平荷载作用下单桩承载特性的室内模型试验及有限元模拟

  更多相关文章： 低周往复水平加载 桩土相互作用体系 承台 室内模型试验 有限元

【摘要】：在传统的建筑工程中,基础主要用于承担建筑物的竖向荷载。随着社会的不断发展,人口的迅速增加,高层建筑成为现代文明的一个重要标志,桩基础也得到了迅速的发展,其水平受力特性越来越受到众多学者的关注,尤其是建筑受到地震荷载时。本文通过室内模型试验分析了低周往复水平荷载作用下单桩和带承台单桩的位移—荷载滞回曲线及带承台单桩桩身裂缝,并在试验的基础上应用ABAQUS有限元软件进行了实体建模,进一步深入分析了单桩和带承台单桩的桩土相互作用体系。主要有以下内容:(1)从试验、理论、有限元分析方面总结了桩基础受水平荷载作用的研究现状,收集、整理了相关的资料,对本文所研究的内容做了介绍。(2)总结了水平荷载作用下不同桩型桩土相互作用破坏机理,并对低周往复水平加载作用下的室内模型试验进行分析,说明了承台能够有效的提高桩基础的耗能性、抗震性。分析了带承台桩桩身裂缝,找出了桩身最容易发生开裂的位置。(3)根据室内模型试验,应用ABAQUS软件进行三维建模,得到了参考点的位移—荷载曲线,与试验结果中的位移—荷载曲线做对比,验证了有限元模拟的可行性。(4)通过有限元模拟的结果,对比了无承台单桩和带承台单桩的滞回曲线及粘滞阻尼系数,验证了上述(2)承台的作用。在有限元模拟的桩身弯矩曲线中,依然是桩与承台连接位置处的弯矩最大;通过桩身位移的对比,可知承台能够减小桩基础对下层土体的扰动;对土体的研究,得到承台周围和单桩桩周土体抗力,从PEEQ云图中得到了土体破坏区域,得到一些对工程实践具有指导意义的结论,为往复水平加载下的桩基设计和施工提供了一定的理论依据。
【关键词】：低周往复水平加载 桩土相互作用体系 承台 室内模型试验 有限元
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 桩基础水平受荷国内外研究现状11-18
• 1.2.1 桩基水平受荷试验及现场研究现状11-12
• 1.2.2 桩基水平受荷理论研究现状12-15
• 1.2.3 数值分析研究方法15-18
• 1.3 本文研究内容和章节安排18-20
• 第二章 桩基础水平受力定性分析及室内模型试验20-28
• 2.1 桩基础水平受力定性分析20-23
• 2.1.1 刚性桩的桩土作用机理21-22
• 2.1.2 弹性桩（中长桩）桩土作用机理22
• 2.1.3 弹性长桩桩土作用机理22-23
• 2.2 室内模型试验23-28
• 2.2.1 试验概况23-25
• 2.2.2 位移—荷载滞回曲线分析25-27
• 2.2.3 桩身破坏最终现象分析27-28
• 第三章 有限元分析原理及ABAQUS研究桩土相互作用过程28-38
• 3.1 有限元基本原理28-32
• 3.1.1 有限元中的基本方程[35]29-31
• 3.1.2 有限元中的非线性分析31-32
• 3.2 ABAQUS有限元软件简介[37]32-33
• 3.2.1 ABAQUS概述32
• 3.2.2 ABAQUS模块介绍32-33
• 3.3 ABAQUS软件模拟桩土相互作用的步骤33-38
• 第四章 低周往复水平荷载下模型桩有限元分析38-64
• 4.1 桩土相互作用有限元模型的建立38-49
• 4.1.1 桩体和土体的本构模型及参数38-41
• 4.1.2 单元的选取及网格的划分41-43
• 4.1.3 荷载边界条件及预定义场的施加43-47
• 4.1.4 桩土之间相互接触47-49
• 4.2 计算结果及分析49-61
• 4.2.1 模拟结果与试验结果对比分析49-50
• 4.2.2 无承台单桩与带承台单桩位移—荷载滞回曲线分析50-52
• 4.2.3 无承台单桩与带承台单桩桩身位移分析52-54
• 4.2.4 无承台单桩与带承台单桩桩身弯矩分析54-55
• 4.2.5 无承台单桩与带承台单桩桩身剪力分析55-56
• 4.2.6 无承台单桩与带承台单桩土抗力分析56-57
• 4.2.7 土体变形云图分析57-61
• 4.3 承台长、宽、高变化的影响61-62
• 4.4 小结62-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 攻读学位期间发表的学术论文72

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本文编号：546355