本文關鍵詞：土層性狀對擴盤樁承載力影響的原狀土試驗研究

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【摘要】：混凝土擴盤樁是在現(xiàn)有等截面混凝土灌注樁的基礎上,通過擠擴、旋擴或旋擴設備在樁身適當位置形成盤狀空腔而成的新型樁。由于混凝土擴盤樁具有單樁承載力高、設計靈活、節(jié)約成本、適用范圍廣、低公害性等特點,因此逐步應用于工程中。由于混凝土擴盤樁受力性狀復雜,人們對其承載特性的認識還不充分,混凝土擴盤樁的理論研究遠落后于工程實踐。目前,錢永梅教授、尹新生教授、沈保漢教授等都對混凝土擴盤樁做了細致研究并得出重要結論,很大程度上完善了混凝土擴盤樁的理論研究。然而,目前的研究基本上都是對承力盤處于黏性土層時受力性能及破壞機理的研究,在實際現(xiàn)場,各個場地的土層厚度均不相同,盤所在土層厚度不同以及盤上相鄰土層厚度不同對混凝土擴盤樁的影響因素還需進一步研究。本文主要是盤所在土層盤上土體的厚度不同對混凝土擴盤樁性能影響的原狀土試驗研究,輔助以ANSYS軟件進行有限元分析。在抗拔情況下,還對盤上相鄰土層的厚度和土的種類的不同進行模擬分析。首先,通過觀察試驗過程中樁周土體的破壞情況可以看出,混凝土擴盤樁在加載初期,在受壓(受拉)狀態(tài)下,盤下(盤上)土體逐漸被壓實,隨著荷載的不斷提高,土體的壓實程度越來越大。在此過程中,壓實土體沿著盤邊不斷的向外開展,達到一定的狀態(tài)開始回收,受壓土體大致呈“心形”分布,這充分說明盤端阻力用線滑移理論來進行計算更加符合實際狀況。其次,通過用ANSYS有限元軟件進行分析,并結合試驗過程中記錄的位移和荷載數(shù)據(jù)制作的位移-荷載曲線,研究盤所在土層盤上土體厚度不同的情況下,混凝土擴盤樁位移-荷載曲線的變化趨勢以及樁體的極限承載力狀況。研究結果表明,對抗壓的混凝土擴盤樁而言,當盤所在土層盤上土體厚度大于1.5倍懸挑徑時,擴盤樁的抗壓承載力較大。對抗拔的混凝土擴盤樁而言,當盤上相鄰土層厚度大于3倍懸挑徑時,盤所在土層盤上土體厚度改變,擴盤樁的抗壓承載力幾乎不變。本文創(chuàng)新性地提出了半截面樁的原狀土小模型試驗。首先,試驗用的擴盤樁屬于半截面樁體,這樣能更加清晰地看到樁周土體的整個破壞情況。其次,試驗采用的土體屬于原狀土,既保證了土體符合施工現(xiàn)場的實際狀況,同時也保證了試驗的經(jīng)濟性。本文的研究為混凝土擴盤樁的設計提供了可靠的基礎,同時有助于該技術的大力推廣,使混凝土擴盤樁有更大的社會效益和經(jīng)濟效益。
【關鍵詞】：混凝土擴盤樁 土層厚度 原狀土試驗 ANSYS模擬 懸挑徑
【學位授予單位】：吉林建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU473.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 普通混凝土灌注樁的概述10-11
• 1.2 混凝土擴盤樁的概述11-13
• 1.3 擴盤樁理論研究存在的問題和試驗裝置的探索13-16
• 1.3.1 混凝土擴盤樁研究存在的問題13-14
• 1.3.2 混凝土擴盤樁試驗裝置的探索14-16
• 1.4 本文課題來源及研究的主要內(nèi)容16-17
• 1.4.1 課題來源16
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容16-17
• 1.5 本章小結17-18
• 第2章 土層性狀對混凝土擴盤樁影響的原狀土試驗研究18-46
• 2.1 原狀土試驗目的18-19
• 2.2 試驗設備的設計19-23
• 2.2.1 取土器的設計19-20
• 2.2.2 樁的設計20-21
• 2.2.3 多功能抗壓抗拔試驗臺的設計21-22
• 2.2.4 試驗設備22-23
• 2.3 試驗土體的確定和采集23-28
• 2.3.1 試驗土體的確定23-24
• 2.3.2 試驗土體的采集24-28
• 2.4 原狀土模型試驗的原理及步驟28-34
• 2.4.1 原狀土模型試驗的原理28-29
• 2.4.2 原狀土的抗拔試驗步驟29-32
• 2.4.3 全截面樁的對比試驗32-33
• 2.4.4 數(shù)據(jù)的采集33-34
• 2.5 試驗數(shù)據(jù)分析34-44
• 2.5.1 混凝土擴盤樁抗壓的結果分析35-40
• 2.5.2 混凝土擴盤樁抗拔的結果分析40-44
• 2.6 本章小結44-46
• 第3章 豎向壓力作用下土層性狀對混凝土擴盤樁影響的有限元分析46-61
• 3.1 ANSYS有限元模型的建立46-51
• 3.1.1 混凝土樁單元類型的選擇46
• 3.1.2 各單元材料屬性的確定46-47
• 3.1.3 樁與土接觸面處理47
• 3.1.4 約束及加載方法47
• 3.1.5 模型尺寸規(guī)格47-49
• 3.1.6 ANSYS建立的模型簡圖49-51
• 3.2 豎向壓力作用下土層性狀對混凝土擴盤樁影響的有限元分析51-58
• 3.2.1 位移結果分析51-53
• 3.2.2 樁身的剪切應力53-56
• 3.2.3 樁周土的剪切應力56-58
• 3.3 模型試驗和模擬結果的對比分析58-60
• 3.4 本章小結60-61
• 第4章 豎向拉力作用下土層性狀對混凝土擴多盤樁影響的有限元分析61-72
• 4.1 盤所在土層厚度對混凝土擴盤樁的影響61-65
• 4.1.1 位移結果分析61-62
• 4.1.2 應力結果分析62-63
• 4.1.3 模型試驗和模擬結果的對比分析63-65
• 4.2 上層土體厚度對混凝土擴盤樁抗拔承載能力的影響65-67
• 4.3 上層土體性質(zhì)對混凝土擴盤樁抗拔承載能力的影響67-71
• 4.3.1 位移結果分析68-69
• 4.3.2 應力結果分析69-71
• 4.4 本章小結71-72
• 第5章 結論與展望72-74
• 5.1 主要結論72-73
• 5.2 未來的展望73-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文77-78
• 致謝78-80

【參考文獻】

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本文編號：1073641