水平循环荷载下钢管混凝土嵌岩桩长期工作性状研究
发布时间：2022-01-14 16:19
钢管混凝土嵌岩桩是长江上游重要港口码头、跨江桥梁等工程建设中常用的深基础型式。港口码头钢管混凝土嵌岩桩在船舶撞击力、水流力等长期水平循环荷载的作用下,出现钢-砼界面强度弱化、结构刚度退化现象,导致桩基承载力弱化、累积变形过大。本文结合数值模拟与理论分析,研究不同地基强度下钢管混凝土嵌岩桩桩-岩结构体系的破坏模式及判别方法,分析长期水平循环荷载下钢管混凝土嵌岩桩的工作性状以及影响钢管混凝土嵌岩桩变形特性的相关因素。本文的主要研究工作及取得的成果如下:（1）建立了考虑结构刚度退化、钢-砼界面强度弱化的水平受载桩数值计算模型,获得水平循环荷载下桩基水平极限承载力迅速下降的主要原因。是由于结构刚度的退化、钢-砼界面的强度弱化以及由于结构刚度退化带来的桩身受约束能力的减弱。（2）随着地基强度变化,水平循环荷载作用下桩-岩结构体系主要有三种破坏模式。地基强度较强时桩芯混凝土拉屈服区与剪屈服区贯通,从而桩身破坏;地基强度中等时,桩身混凝土出现较大区域拉屈服区,且桩身变截面处地基塑性区贯通,使得桩身与地基共同破坏;地基较弱时,桩周岩体产生塑性区且贯通至地基表面而产生破坏。（3）提出基于钢管混凝土嵌岩桩...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mises屈服面
10图2.1Mises屈服面②强化准则通过钢筋冷拉变形硬化做类比，等向强化是指在持续加载过程中材料屈服后出现塑性变形，然后卸载，继而再重新加载，材料的应力屈服强度会有所提高，并且屈服强度在所有方向同步提高。见图2.2：图2.2等向强化时的屈服面变化图（2）Drucker-Prager（D-P）模型Druker-Prager模型采用DP屈服准则，是对Mohr-Coulomb准则的一种近似，并且修正了VonMises准则。DP屈服准则中，材料被看作理想弹塑性体。其中材料屈服时会出现体积增大的情况，这个因素被考虑入DP屈服准则中，而因温度变化对材料产生的作用则未被计入在内。在有限元模拟中，采用DP本构模拟岩体可以使得计算结果更为精确，因而本文地基岩体材料本构采用DP模型。当单轴受压和受拉屈服应力给定时，DP模型中的内摩擦角和粘聚力为:133=sin23βφβ+(2.2)3(3sin)=6cosyCσφφ(2.3)
11上式中φ和yσ与受压、受拉屈服应力关系为:=3()ctctσσβσσ+(2.4)2=3()ctyctσσσσ+σ(2.5)DP模型中的等效应力为:{}[]{}1/21=32TemσβσSMS+(2.6)式中，()1000000100000010001,0002003000020000002mxyzMσσσσ==++，{S}为偏差应力。材料强度β和屈服强度yσ公式如下：2sin=3(3sin)φβφ(2.7)6cos=3(3sin)yCφσφ(2.8)对于DP模型，在β和yσ给定的情况下，则Mohr-Coulomb屈服面的外切锥面即为它的屈服面，见图2.3。图2.3Drucker-Prager屈服面
【参考文献】：
期刊论文
[1]水平循环荷载作用下单桩基础承载性状数值分析[J]. 杨东岩,史旦达,邵伟. 中国港湾建设. 2018(09)
[2]砂土中单桩水平循环累积变形特性模型试验[J]. 张勋,黄茂松,胡志平. 岩土力学. 2019(03)
[3]水平受荷桩桩土相互作用研究[J]. 戈迅,赵其华,薛秋池. 水利与建筑工程学报. 2018(01)
[4]基于数值试验的嵌岩桩横向承载力研究[J]. 张坤勇,李广山,杜伟,夏璐. 四川大学学报(工程科学版). 2016(06)
[5]水平循环荷载下海上大直径单桩累积变形特性[J]. 罗如平,李卫超,杨敏. 岩土力学. 2016(S2)
[6]钢管混凝土桥墩动力时程分析及累积损伤评估[J]. 李军,肖岩. 自然灾害学报. 2016(01)
[7]大直径钢护筒嵌岩桩水平承载特性有限元分析[J]. 温海峰. 山西建筑. 2015(19)
[8]基于刚度退化和滞回耗能的圆钢管混凝土柱损伤模型[J]. 吴轶,黄照棉,Vincent W.Lee,杨春,张春梅,蔡北海. 地震工程与工程振动. 2014(05)
[9]架空直立式码头钢护筒嵌岩桩受力性状综述[J]. 尹文,贾理. 嘉应学院学报. 2014(02)
[10]水平竖直组合荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究[J]. 柴红涛,文松霖. 长江科学院院报. 2013(12)
博士论文
[1]考虑滑移损伤效应的大尺度钢护筒—钢筋混凝土组合构件工作性能研究[D]. 刘建国.重庆交通大学 2018
[2]水平循环及偏心荷载作用下群桩性状模型试验研究[D]. 顾明.浙江大学 2014
[3]钢管混凝土柱在地震作用下的累积损伤性能研究[D]. 张国伟.湖南大学 2009
[4]倾斜荷载下基桩的受力研究[D]. 赵明华.湖南大学 2001
硕士论文
[1]循环荷载下钢管混凝土嵌岩桩水平承载力计算方法[D]. 张方华.重庆交通大学 2018
[2]钢管再生混凝土柱抗震性能试验及损伤机理研究[D]. 廖斌.广东工业大学 2018
[3]基于大比尺模型试验的钢护筒嵌岩桩承载特性研究[D]. 李鹏飞.重庆交通大学 2015
[4]钢—土接触面本构模型及其在钢护筒嵌岩桩基承载性状研究中的应用[D]. 卢孝志.重庆交通大学 2015
[5]水平循环荷载作用下桩的变形特性研究[D]. 吴娜.哈尔滨工程大学 2015
[6]大水位差码头钢护筒与钢筋混凝土桩的水平受力特性分析[D]. 夏熙.重庆交通大学 2014
[7]深水码头大直径钢护筒嵌岩桩承载性状模型试验研究[D]. 潘奇.重庆交通大学 2013
[8]长期水平循环荷载下大直径桩的累积位移分析[D]. 张光建.浙江大学 2013
[9]钢—土界面特性及钢护筒嵌岩桩承载性状研究[D]. 马伟.重庆交通大学 2013
[10]大直径桩的水平承载特性分析[D]. 郭乾坤.广州大学 2011
本文编号：3588825
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mises屈服面
10图2.1Mises屈服面②强化准则通过钢筋冷拉变形硬化做类比，等向强化是指在持续加载过程中材料屈服后出现塑性变形，然后卸载，继而再重新加载，材料的应力屈服强度会有所提高，并且屈服强度在所有方向同步提高。见图2.2：图2.2等向强化时的屈服面变化图（2）Drucker-Prager（D-P）模型Druker-Prager模型采用DP屈服准则，是对Mohr-Coulomb准则的一种近似，并且修正了VonMises准则。DP屈服准则中，材料被看作理想弹塑性体。其中材料屈服时会出现体积增大的情况，这个因素被考虑入DP屈服准则中，而因温度变化对材料产生的作用则未被计入在内。在有限元模拟中，采用DP本构模拟岩体可以使得计算结果更为精确，因而本文地基岩体材料本构采用DP模型。当单轴受压和受拉屈服应力给定时，DP模型中的内摩擦角和粘聚力为:133=sin23βφβ+(2.2)3(3sin)=6cosyCσφφ(2.3)
11上式中φ和yσ与受压、受拉屈服应力关系为:=3()ctctσσβσσ+(2.4)2=3()ctyctσσσσ+σ(2.5)DP模型中的等效应力为:{}[]{}1/21=32TemσβσSMS+(2.6)式中，()1000000100000010001,0002003000020000002mxyzMσσσσ==++，{S}为偏差应力。材料强度β和屈服强度yσ公式如下：2sin=3(3sin)φβφ(2.7)6cos=3(3sin)yCφσφ(2.8)对于DP模型，在β和yσ给定的情况下，则Mohr-Coulomb屈服面的外切锥面即为它的屈服面，见图2.3。图2.3Drucker-Prager屈服面
【参考文献】：
期刊论文
[1]水平循环荷载作用下单桩基础承载性状数值分析[J]. 杨东岩,史旦达,邵伟. 中国港湾建设. 2018(09)
[2]砂土中单桩水平循环累积变形特性模型试验[J]. 张勋,黄茂松,胡志平. 岩土力学. 2019(03)
[3]水平受荷桩桩土相互作用研究[J]. 戈迅,赵其华,薛秋池. 水利与建筑工程学报. 2018(01)
[4]基于数值试验的嵌岩桩横向承载力研究[J]. 张坤勇,李广山,杜伟,夏璐. 四川大学学报(工程科学版). 2016(06)
[5]水平循环荷载下海上大直径单桩累积变形特性[J]. 罗如平,李卫超,杨敏. 岩土力学. 2016(S2)
[6]钢管混凝土桥墩动力时程分析及累积损伤评估[J]. 李军,肖岩. 自然灾害学报. 2016(01)
[7]大直径钢护筒嵌岩桩水平承载特性有限元分析[J]. 温海峰. 山西建筑. 2015(19)
[8]基于刚度退化和滞回耗能的圆钢管混凝土柱损伤模型[J]. 吴轶,黄照棉,Vincent W.Lee,杨春,张春梅,蔡北海. 地震工程与工程振动. 2014(05)
[9]架空直立式码头钢护筒嵌岩桩受力性状综述[J]. 尹文,贾理. 嘉应学院学报. 2014(02)
[10]水平竖直组合荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究[J]. 柴红涛,文松霖. 长江科学院院报. 2013(12)
博士论文
[1]考虑滑移损伤效应的大尺度钢护筒—钢筋混凝土组合构件工作性能研究[D]. 刘建国.重庆交通大学 2018
[2]水平循环及偏心荷载作用下群桩性状模型试验研究[D]. 顾明.浙江大学 2014
[3]钢管混凝土柱在地震作用下的累积损伤性能研究[D]. 张国伟.湖南大学 2009
[4]倾斜荷载下基桩的受力研究[D]. 赵明华.湖南大学 2001
硕士论文
[1]循环荷载下钢管混凝土嵌岩桩水平承载力计算方法[D]. 张方华.重庆交通大学 2018
[2]钢管再生混凝土柱抗震性能试验及损伤机理研究[D]. 廖斌.广东工业大学 2018
[3]基于大比尺模型试验的钢护筒嵌岩桩承载特性研究[D]. 李鹏飞.重庆交通大学 2015
[4]钢—土接触面本构模型及其在钢护筒嵌岩桩基承载性状研究中的应用[D]. 卢孝志.重庆交通大学 2015
[5]水平循环荷载作用下桩的变形特性研究[D]. 吴娜.哈尔滨工程大学 2015
[6]大水位差码头钢护筒与钢筋混凝土桩的水平受力特性分析[D]. 夏熙.重庆交通大学 2014
[7]深水码头大直径钢护筒嵌岩桩承载性状模型试验研究[D]. 潘奇.重庆交通大学 2013
[8]长期水平循环荷载下大直径桩的累积位移分析[D]. 张光建.浙江大学 2013
[9]钢—土界面特性及钢护筒嵌岩桩承载性状研究[D]. 马伟.重庆交通大学 2013
[10]大直径桩的水平承载特性分析[D]. 郭乾坤.广州大学 2011
本文编号：3588825
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