本文關(guān)鍵詞：堆載條件下軟弱土地基基樁負(fù)摩阻力分布特性研究

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【摘要】：近年來(lái),隨著高速鐵路、高速公路高聳建筑物的迅速發(fā)展,樁基礎(chǔ)由于其承載力高、沉降小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在工程中得到了廣泛地應(yīng)用。而在實(shí)際工程中,一些特殊條件下出現(xiàn)的基樁負(fù)摩阻力會(huì)大大影響基樁的承載特性,如樁穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土等,或者樁周存在軟弱土層,鄰近樁側(cè)地面承受局部較大的長(zhǎng)期荷載等。負(fù)摩阻力可能發(fā)生在施工過(guò)程、上部結(jié)構(gòu)使用前或使用過(guò)程中。對(duì)于端承樁,負(fù)摩阻力有可能造成樁身強(qiáng)度破壞或樁端持力層破壞;對(duì)于摩擦樁,負(fù)摩阻力會(huì)引起附加下沉,使上部結(jié)構(gòu)沉降加大或產(chǎn)生不均勻沉降。在軟弱土層中不同工況的加荷順序在大面積堆載條件下對(duì)基樁的影響尤為顯著,也十分有必要作進(jìn)一步地研究。因此,本文采用室內(nèi)模型試驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬的方法,對(duì)大面積堆載條件下(考慮不同工況的加荷順序)基樁負(fù)摩阻力的分布特性及中性點(diǎn)位置的分布進(jìn)行了較為系統(tǒng)的討論和分析。(1)首先總結(jié)了基樁負(fù)摩阻力的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,概括了基樁負(fù)摩阻力在理論研究、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、室內(nèi)模型試驗(yàn)以及數(shù)值模擬等方面的研究成果;在綜述基樁負(fù)摩阻力的基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)了基樁負(fù)摩阻力的理論計(jì)算方法,介紹了中性點(diǎn)位置的確定辦法以及下拉荷載的計(jì)算方法等,提出了本文的主要研究?jī)?nèi)容。(2)設(shè)計(jì)了室內(nèi)模型試驗(yàn)方案,采用長(zhǎng)為80cm、外徑為3cm、內(nèi)徑為2.6cm的鋁管模擬模型樁。通過(guò)一系列土工試驗(yàn)確定了地基土的基本力學(xué)參數(shù),考慮了兩種地基填土含水率(20%和25%)、兩種下臥層(粉質(zhì)粘土和粗砂)以及三種加荷方式(僅堆載、先堆載后樁載和先樁載后堆載再樁載),將試驗(yàn)工況分為12組,分別對(duì)基樁樁周土分層沉降、樁體沉降,中性點(diǎn)位置,樁身軸力、下拉荷載及樁側(cè)摩阻力等分布的變化規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究。(3)通過(guò)模型試驗(yàn)可得:僅堆載作用下的基樁負(fù)摩阻力最大,中性點(diǎn)位置分布最深,先堆載后樁載作用下的負(fù)摩阻力最小;當(dāng)含水率相同時(shí),粗砂下臥層的樁側(cè)負(fù)摩阻力區(qū)較大,中性點(diǎn)位置分布較深;當(dāng)下臥層相同時(shí),25%含水率的中性點(diǎn)位置稍深。通過(guò)對(duì)比分析樁-土相對(duì)位移和峰值軸力位置分別確定的中性點(diǎn)位置,本文提出了中性點(diǎn)位置的取值范圍,粉質(zhì)粘土下臥層時(shí)為0.51-0.60l,粗砂下臥層時(shí)為0.60-0.74l。(4)基于Midas/GTS有限元軟件,依托某實(shí)際橋梁工程運(yùn)營(yíng)過(guò)程中地面堆載的情況,首先確定了單樁極限抗壓承載力。然后對(duì)三種加載方式(僅堆載、先堆載后樁載和先樁載后堆載再樁載)下的基樁樁體沉降、中性點(diǎn)位置、樁身軸力、樁側(cè)摩阻力等方面的變化規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算分析。數(shù)值分析結(jié)果得出:僅堆載作用下的中性點(diǎn)位置在0.53-0.63l處,這與模型試驗(yàn)結(jié)果十分接近;加載次序?qū)扼w沉降、樁身軸力和樁側(cè)摩阻力的分布影響較大。可得,先樁載后堆載再樁載作用下的基樁承載力較高。
【關(guān)鍵詞】：基樁 負(fù)摩阻力 堆載 軟弱地基 模型試驗(yàn) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU473.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 研究的背景及意義11
• 1.2 基樁負(fù)摩阻力的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 理論研究12-13
• 1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)13-14
• 1.2.3 模型試驗(yàn)14-15
• 1.2.4 數(shù)值模擬15-16
• 1.3 本文研究的內(nèi)容16-18
• 2 基樁負(fù)摩阻力的計(jì)算方法18-25
• 2.1 概述18
• 2.2 基樁負(fù)摩阻力的特性18-19
• 2.3 基樁樁側(cè)摩阻力的計(jì)算方法19-23
• 2.4 下拉荷載的計(jì)算23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 3 堆載條件下基樁負(fù)摩阻力的模型試驗(yàn)25-34
• 3.1 概述25
• 3.1.1 模型試驗(yàn)25
• 3.1.2 試驗(yàn)?zāi)康?/span>25
• 3.2 模型試驗(yàn)方案的制定25-30
• 3.2.1 模型箱的制作25-26
• 3.2.2 模型樁的制作26-27
• 3.2.3 土樣物理力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)27-28
• 3.2.4 加載方式28-29
• 3.2.5 數(shù)據(jù)測(cè)試29-30
• 3.3 試驗(yàn)步驟30-33
• 3.3.1 試驗(yàn)工況30-31
• 3.3.2 試驗(yàn)步驟31
• 3.3.3 試驗(yàn)過(guò)程31-33
• 3.4 試驗(yàn)說(shuō)明33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 4 基樁負(fù)摩阻力模型試驗(yàn)結(jié)果分析34-58
• 4.1 堆載條件下單樁變形及承載特性分析34-42
• 4.1.1 沉降分析34-38
• 4.1.2 樁身軸力分析38-39
• 4.1.3 樁側(cè)摩阻力分析39-42
• 4.2 先堆載后樁載作用下單樁變形及承載特性分析42-48
• 4.2.1 沉降分析42-45
• 4.2.2 樁身軸力分析45-47
• 4.2.3 樁身摩阻力分析47-48
• 4.3 先樁載后堆載再樁載作用下單樁變形及承載特性分析48-55
• 4.3.1 沉降分析48-52
• 4.3.2 樁身軸力分析52-54
• 4.3.3 樁身摩阻力分析54-55
• 4.4 對(duì)比分析55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 堆載條件下基樁負(fù)摩阻力的有限元分析58-69
• 5.1 有限單元法與MIDAS/GTS軟件介紹58-60
• 5.1.1 有限單元法介紹58
• 5.1.2 MIDAS/GTS軟件介紹58-59
• 5.1.3 土體的本構(gòu)方程59-60
• 5.2 基樁負(fù)摩阻力的有限元模型60-62
• 5.2.1 工程概況60
• 5.2.2 幾何模型的建立60-61
• 5.2.3 模型計(jì)算工況61-62
• 5.3 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析62-68
• 5.3.1 單樁豎向抗壓極限承載力62
• 5.3.2 沉降分析62-64
• 5.3.3 樁身軸力分析64-66
• 5.3.4 樁身摩阻力分析66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 6 結(jié)論及展望69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果76

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