高频振动打桩及其对邻近环境的影响

发布时间：2019-09-19 13:23

【摘要】：高频液压振动桩锤具有低振感、低噪音、自重轻、机动性强等优点,所以高频打桩在国内外许多实际工程中被广泛采用。然而,桩的贯入不仅使周围土体的性质发生变化,而且可能对邻近结构产生影响。近年来,打桩对周围环境影响的研究一直是一个重要的课题。本文使用有限元程序ABAQUS建立高频打桩的三维模型,对高频打桩引起的周围土层性质、邻近桩基以及混凝土框架结构的影响进行了研究。主要研究的土体为软粘土,采用摩尔库伦本构模型,参数选用不排水强度指标,分析步算法采用显式算法,模型采用有限元与无限元耦合的模型,近场土体采用实体单元C3D8R,远场土体采用无限单元CIN3D8。桩的贯入运用了一种特殊的方法,即桩轴线处建立半径为1mm的管,把管和土之间的接触设为光滑,打桩时,土与管分离,桩可以随着管向下贯入,从而形成了打入桩和周围土体之间的接触关系,其中打入桩和圆管采用刚体模拟。高频振动锤的参数参考ICE815C振动锤参数,力作用在桩顶的参考点上,荷载曲线采用正弦曲线,打桩频率取25Hz。本文简单阐述了高频振动沉桩以及打桩引起地面振动的基本原理,并对前人所做的研究进行了详细地总结和归纳,包括试验研究、理论分析和数值分析,同时介绍了有限元程序ABAQUS关于高频打桩分析的基本理论。对高频液压振动锤沉桩的贯入过程进行了有限元模拟,分析了沉桩过程中桩周土体性状的变化,性状包括了土体的应力、位移、加速度、速度等,研究了振动锤参数、土体参数、桩径、桩土摩擦系数等因素对贯入的影响。得出了桩尖周围土体的水平应力和竖向应力发生了应力突变的现象,即桩周土的应力比原来初始地应力的数值大,桩尖两边分别出现最大正负剪应力。最后模拟了在邻近结构旁打桩的过程,包括了在单桩和四根桩的桩旁打桩、带承台的桩旁打桩以及在四层混凝土框架结构旁打桩。分析了贯入过程对既有桩和混凝土框架结构内力、位移、速度、加速度等的影响,并研究了振动锤参数、土体参数、桩径、桩土摩擦系数等因素对既有桩内力的影响。得出了打桩过程中,既有桩和框架结构内力的变化规律。
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU753.3

【相似文献】