超大直径阶梯型变截面桩的荷载传递模型与沉降计算方法

发布时间：2020-12-31 09:12

　　我国岩溶分布相当广泛,随着铁路与公路路网的不断发展,以往能规避的岩溶问题目前却已成为工程建设需要面临的重大挑战,尤其是桥梁基础建设时难免会遇到溶洞地层,给实际工程带来极大困难。为有效解决具有一定覆盖层厚度的复杂岩溶地层中桥梁桩基建设的技术难题,一种新型超大直径变截面空心桩应运而生。该桩采用不入岩来减小对下伏溶洞的扰动,避免了桩身强行穿越溶洞诱发的各类病害,从根本上解决了复杂岩溶区桥梁桩基的棘手问题,该桩型已在工程领域中得到了一定程度的应用,但其理论研究远滞后于工程实践。鉴于此,采用理论分析和数值模拟等方法,研究了超大直径阶梯型变截面桩的荷载传递机理及沉降计算方法。主要工作和成果如下:（1）基于扰动状态理论构建了大直径阶梯型变截面桩桩-土界面的荷载传递函数模型,通过MATLAB软件编程分析了模型参数对模型曲线的影响规律;重点探讨了超大直径阶梯型变截面桩的荷载传递机理,开展了变截面处变阶阻力对侧阻力的耦合效应的理论分析,利用半无限空间体Mindlin解推导了该桩变截面处变阶阻力对侧阻力的增强效应。结果表明,基于扰动状态理论的荷载传递函数适用广泛,可以较好地描述土体软化及硬化特性;超大直径变... 

【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校

【文章页数】：154 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 阶梯型变截面桩研究现状
        1.2.2 基于扰动状态理论的岩土材料本构模型研究现状
        1.2.3 单桩荷载传递研究现状
        1.2.4 单桩沉降计算研究现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 拟解决的关键问题
        1.3.3 可行性分析
        1.3.4 技术路线
        1.3.5 本课题的特色与创新之处
第二章 超大直径阶梯型变截面桩的荷载传递模型
    2.1 概述
    2.2 基于扰动状态理论的桩侧荷载传递机理及理论模型
        2.2.1 扰动状态理论的基本原理
        2.2.2 基于扰动状态理论的桩侧荷载传递模型
        2.2.3 参数分析
        2.2.4 模型验证
    2.3 基于扰动状态理论的桩端荷载传递机理及理论模型
        2.3.1 基于扰动状态理论的桩端荷载传递模型
        2.3.2 参数分析
        2.3.3 模型验证
    2.4 超大直径阶梯型变截面桩的荷载传递机理
        2.4.1 超大直径阶梯型变截面桩的荷载传递过程
        2.4.2 变截面处变阶阻力与桩侧阻力耦合效应研究
    2.5 本章小结
第三章 考虑时效扰动的超大直径变截面桩荷载传递模型
    3.1 概述
    3.2 土的流变现象及基本模型
        3.2.1 土的流变现象
        3.2.2 基本流变元件
        3.2.3 典型的组合流变模型
    3.3 超大直径变截面桩-土荷载传递的时效扰动模型
        3.3.1 扰动状态基本方程及扰动因子时效演化方程
        3.3.2 考虑时效扰动的桩-土荷载传递函数
        3.3.3 参数分析
        3.3.4 模型验证
    3.4 本章小结
第四章 超大直径阶梯型变截面桩的沉降计算方法
    4.1 概述
    4.2 等截面单桩的沉降计算方法
        4.2.1 均质地基土中等截面单桩的沉降计算方法
        4.2.2 分层地基土中等截面单桩的沉降计算方法
        4.2.3 工程实例验证与分析
    4.3 阶梯型变截面桩的沉降计算方法
        4.3.1 均质地基土中阶梯型变截面桩的沉降计算方法
        4.3.2 分层地基土中阶梯型变截面桩的沉降计算方法
        4.3.3 工程实例验证与分析
    4.4 超大直径阶梯型变截面空心桩的沉降计算方法
        4.4.1 超大直径阶梯型变截面空心桩的沉降计算
        4.4.2 超大直径阶梯型变截面空心桩的数值模拟
        4.4.3 理论计算及对比分析
    4.5 本章小结
第五章 考虑时效扰动的超大直径阶梯型变截面桩沉降计算方法
    5.1 概述
    5.2 考虑时效扰动的等截面单桩沉降计算方法
        5.2.1 均质地基土中等截面单桩长期沉降计算方法
        5.2.2 分层地基土中等截面单桩长期沉降计算方法
        5.2.3 工程算例验证与分析
    5.3 考虑时效扰动的阶梯型变截面桩沉降计算方法
        5.3.1 均质地基土中变截面桩长期沉降计算方法
        5.3.2 分层地基土中变截面桩长期沉降计算方法
        5.3.3 工程算例验证与分析
    5.4 超大直径阶梯型变截面空心桩长期沉降计算方法
        5.4.1 计算模型及基本假定
        5.4.2 公式推导
        5.4.3 算例分析及数值模拟验证
    5.5 本章小结
结论与展望
    结论
    展望与不足
参考文献
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]单桩载荷试验桩—土荷载传递特征研究[J]. 任春山.  铁道勘察. 2016(02)
[2]半无限弹性体内作用竖向矩形和条形均布荷载时的应力计算公式[J]. 王洪新.  岩土力学. 2016(01)
[3]静钻根植竹节桩桩端承载性能数值模拟研究[J]. 周佳锦,龚晓南,王奎华,张日红,许远荣.  岩土力学. 2015(S1)
[4]考虑桩侧土体非线性的静荷载作用下的单桩沉降时间效应研究[J]. 李振亚,王奎华,吕述晖,庾焱秋.  岩石力学与工程学报. 2015(05)
[5]基于双曲线模型的增强型桩荷载传递特性研究[J]. 郭志广,魏丽敏,何群,冯胜洋.  水文地质工程地质. 2014(04)
[6]城市桥梁基桩承载性能时间效应试验研究[J]. 徐兆邦,周健,李素华.  岩土力学. 2014(S1)
[7]考虑桩-岩接触面流变的桩岩联合受力性能研究[J]. 薛凤忠,田娇,王昭空,蔡永昌.  岩土力学. 2014(05)
[8]φ15m超大直径空心桩在复杂岩溶地层中的应用[J]. 褚东升,杨云安,宋瑞斌.  水运工程. 2014(02)
[9]基于双曲线模型的桥梁基桩沉降计算方法研究[J]. 刘江波,韦世卓.  中外公路. 2013(06)
[10]基于荷载传递法的单桩沉降解析解[J]. 刘忠,唐漾,杜欢欢,朱思静,彭刚.  湘潭大学自然科学学报. 2013(02)

博士论文
[1]阶梯型变截面桩变形及承载特性研究[D]. 方焘.重庆大学 2012
[2]大直径超长桩侧阻软化试验与理论研究[D]. 辛公锋.浙江大学 2006
[3]静荷载下单桩沉降的时间效应研究[D]. 贺武斌.浙江大学 2003

硕士论文
[1]基于三折线软化模型的钻孔灌注桩沉降特性研究及施工控制[D]. 王宏.重庆大学 2015
[2]变截面与等截面管桩单桩承载性状及经济对比分析[D]. 王俊炜.湖南工业大学 2014
[3]超大直径波纹钢空心桩的开发研究[D]. 陈光林.华东交通大学 2013
[4]扰动状态模型和扰动有限元基本方程求解研究[D]. 郭仲魁.沈阳建筑大学 2011
[5]锥形变截面桩的竖向承载机理[D]. 陈庆武.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：2949360