内河软岩地基框架码头桩基承载特性研究

发布时间：2017-09-25 11:46

  本文关键词：内河软岩地基框架码头桩基承载特性研究

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【摘要】：由于山区地质条件的复杂性,桩土相互作用问题成为研究该地区码头结构的重点和难点。很多码头桩基的持力层以软岩为主,已有的硬岩施工工艺和施工、设计规范不能照搬用于软岩当中。本文基于“十二五”国家科技支撑计划课题“山区河流渠化河段港口码头建设关键技术研究”(2012BAB05B04),通过泥岩-混凝土剪切试验结果,修正了泥岩-混凝土接触界面剪应力退化模型,提出软岩嵌岩单桩承载力简化计算方法,对ABAQUS软岩嵌岩单桩荷载传递本构模型进行了二次开发,得到了竖向荷载作用下软岩嵌岩单桩荷载传递机理及承载特性。本文的主要研究工作及成果如下:(1)泥岩-混凝土接触界面剪应力-剪切位移的变化规律以及界面强度指标研究。通过现场采集中风化泥岩试样,进行5组天然、5组饱和状态下泥岩-混凝土接触界面的剪切试验及摩擦试验,得到泥岩-混凝土接触界面剪应力-剪切位移的变化规律及天然、饱和状态下泥岩-混凝土接触界面强度指标;(2)泥岩-混凝土接触界面剪应力退化模型研究。基于侧摩阻力软化模型,结合泥岩-混凝土接触界面剪切试验结果并实施无量纲归一化处理,得到泥岩-混凝土接触界面剪应力退化模型参数,修正该模型;另外,也得到了泥岩-混凝土接触界面剪应力退化模型中各参数与正应力相关的经验公式;(3)软岩嵌岩单桩承载力简化计算方法研究。基于桩侧摩阻力软化荷载传递模型,提出了软岩嵌岩单桩承载力的简化计算方法,并根据文献资料中已有工程实例原位观测实测结果,论证该计算方法的正确性及实用性,为竖向荷载作用下,软岩嵌岩桩的整体沉降、桩身受力性状等提供了一定的设计参考依据;(4)依托某工程实例,基于桩侧摩阻力软化荷载传递模型,对软岩嵌岩单桩承载特性进行数值模拟研究。应用大型通用有限元分析软件ABAQUS建立软岩嵌岩单桩模型,桩侧与岩石接触面之间的应力应变关系遵循桩侧摩阻力软化模型,修正了ABAQUS原有的摩擦模型。得到了软岩地基强度参数(如:弹性模量、粘聚力、内摩擦角)、桩基嵌岩深度、地基坡度变化对嵌岩桩承载规律的影响,对比分析了土、软岩、坚硬岩地基中桩端岩(土)的变形特性及破坏过程,并探讨了软岩嵌岩桩在竖向荷载作用下,桩侧摩阻力的膨胀滑移和剪切机制。
【关键词】：软岩 嵌岩桩 桩土相互作用 侧摩阻力软化模型
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U656.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 选题背景9
• 1.2 软岩基本特性9-14
• 1.2.1 软岩的定义与分类9-13
• 1.2.2 软岩的物理力学特性13-14
• 1.3 嵌岩桩承载特性国内外研究方法14-16
• 1.3.1 现场试验法15
• 1.3.2 数值分析法15
• 1.3.3 室内试验法15-16
• 1.4 嵌岩桩荷载传递规律研究现状16-17
• 1.4.1 材料及界面本构模型16
• 1.4.2 荷载传递规律16-17
• 1.5 主要研究内容及技术路线17-19
• 1.5.1 主要研究内容17-18
• 1.5.2 技术路线18-19
• 第二章 泥岩-混凝土接触界面剪切试验研究19-39
• 2.1 试验目的19
• 2.2 试验设备及内容19-21
• 2.2.1 RMT-301岩石与混凝土力学试验系统简介19-20
• 2.2.2 试验内容20-21
• 2.3 泥岩物理力学特性试验21-25
• 2.3.1 泥岩试样采集21
• 2.3.2 泥岩物理力学特性试验过程及结果21-25
• 2.4 泥岩-混凝土接触界面剪切试验25-34
• 2.4.1 剪切试验系统25-26
• 2.4.2 剪切试验试件的设计及制作26-30
• 2.4.3 接触界面剪切试验方案30-34
• 2.5 泥岩-混凝土接触界面剪应力-剪切位移曲线34-35
• 2.5.1 天然状态下剪应力-剪切位移关系34
• 2.5.2 饱和状态下剪应力-剪切位移关系34-35
• 2.6 泥岩-混凝土接触界面强度35-38
• 2.6.1 接触界面粘聚力及摩擦角35-37
• 2.6.2 接触界面摩擦系数37-38
• 2.7 本章小结38-39
• 第三章 泥岩-混凝土接触界面剪应力退化本构模型39-56
• 3.1 基于接触界面剪应力退化本构模型拟合试验结果39-48
• 3.1.1 接触界面剪应力退化本构模型39-41
• 3.1.2 天然状态下剪切试验结果整理41-45
• 3.1.3 饱和状态下剪切试验结果整理45-48
• 3.2 剪应力-剪切位移归一化处理48-49
• 3.3 剪应力-剪切位移曲线与正应力间的关系49-55
• 3.3.1 研究思路50
• 3.3.2 剪应力-剪切位移曲线与正应力关系研究50-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第四章 基于桩侧摩阻力软化函数的软岩嵌岩桩承载力简化计算方法56-77
• 4.1 桩侧摩阻力软化荷载传递函数56-57
• 4.2 软岩嵌岩桩承载力简化算法步骤57-62
• 4.3 软岩嵌岩桩承载力简化算法程序流程62
• 4.4 工程实例62-76
• 4.4.1 工程概况62-64
• 4.4.2 不同岩层桩侧摩阻力-桩岩相对位移曲线64-65
• 4.4.3 基于桩侧摩阻力软化荷载传递函数拟合实测结果65-67
• 4.4.4 各级荷载的加载情况67-68
• 4.4.5 计算桩顶沉降68
• 4.4.6 计算软岩嵌岩桩桩身轴力68-72
• 4.4.7 计算软岩嵌岩桩桩侧摩阻力72-76
• 4.5 本章小结76-77
• 第五章 基于桩侧阻力软化模型的软岩嵌岩桩数值模拟研究77-102
• 5.1 依托工程简介77-80
• 5.1.1 工程概况77-78
• 5.1.2 依托工程地质条件78-80
• 5.2 ABAQUS基于侧摩阻力软化荷载传递模型二次开发80-83
• 5.2.1 ABAQUS接触面的切向本构模型80
• 5.2.2 ABAQUS基于侧摩阻力软化模型的编程原理80-83
• 5.3 基于桩侧摩阻力软化模型的软岩嵌岩单桩模型建立83-85
• 5.3.1 计算模型83
• 5.3.2 计算参数的选取83-84
• 5.3.3 计算过程84-85
• 5.4 ABAQUS侧摩阻力软化荷载传递本构模型验证85
• 5.5 软岩嵌岩桩承载机理85-91
• 5.5.1 竖向荷载作用下嵌岩桩侧摩阻力研究85-87
• 5.5.2 桩端岩石的变形特性和破坏过程分析87-91
• 5.6 软岩嵌岩单桩承载性能分析91-100
• 5.6.1 地基强度对嵌岩桩承载性能的影响91-97
• 5.6.2 地基坡度对嵌岩桩承载性能的影响97-100
• 5.6.3 嵌岩深度对嵌岩桩承载性能的影响100
• 5.7 本章小结100-102
• 第六章 结论及展望102-104
• 6.1 本文主要结论102-103
• 6.2 进一步工作展望103-104
• 致谢104-105
• 参考文献105-108
• 在学期间发表的论文和取得的学术成果108-109
• 一、发表论文108
• 二、授权专利108-109
• 三、科研项目109
• 四、工程项目109

【参考文献】

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本文编号：917125