發(fā)布時間：2017-04-23 20:09

  本文關(guān)鍵詞：黃土地區(qū)單樁沉降特性數(shù)值模擬分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著環(huán)境污染的加劇和國內(nèi)民眾節(jié)能環(huán)保意識的增長,風(fēng)電作為一種清潔安全可靠的可再生能源日益受到重視。風(fēng)電機組承受巨大且復(fù)雜的荷載,特別需要一種安全穩(wěn)固的基礎(chǔ)。陜北廣泛分布的黃土,具有濕陷等特殊的工程特性,會導(dǎo)致風(fēng)電基礎(chǔ)的變形失穩(wěn),威脅著風(fēng)電設(shè)施的安全。樁基礎(chǔ)作為一種歷史悠久、使用廣泛的基礎(chǔ)形式,尤其適合土質(zhì)不良的地區(qū)。樁身穿過濕陷土層到達壓縮性小的土層,將樁頂荷載傳至地基土中,將濕陷影響降到最低程度。機械洛陽鏟挖孔灌注樁非常適合土質(zhì)直立性很好的黃土地區(qū),其施工成本低,操作簡單,施工質(zhì)量更加容易保障,對地形條件適應(yīng)性好。普通擠土樁產(chǎn)生擠土效應(yīng),增大了樁側(cè)摩阻力,但濕陷后產(chǎn)生負摩阻力會破壞樁的承載力。本文依托于陜北定邊風(fēng)電場工程,通過洛陽鏟挖孔樁豎向靜載試驗,測試分析了樁長對樁沉降量的影響,以及荷載與沉降量的關(guān)系,探究了黃土地區(qū)單樁沉降特性的變化規(guī)律。通過室內(nèi)土工試驗測得黃土的物理力學(xué)參數(shù),在此基礎(chǔ)上,利用ABAQUS有限元軟件建立數(shù)值模型,引入摩爾庫倫模型,接觸對單元,對黃土地區(qū)單樁進行分析計算。分析了樁長、樁徑、摩擦系數(shù)對樁沉降量的影響,以及荷載與沉降量、樁頂沉降與樁端沉降的關(guān)系,探究樁身軸力、應(yīng)力應(yīng)變和樁側(cè)摩阻力的變化規(guī)律,以及隨荷載的變化情況。結(jié)合單樁靜載試驗數(shù)據(jù)與有限元法進行對比分析,驗證數(shù)值模擬的正確性。研究結(jié)果表明數(shù)值模擬與試驗結(jié)果較符合,足以用來模擬黃土地區(qū)樁的承載特性,有限元模擬結(jié)果是合理的。荷載與沉降量基本呈正比,隨著樁長增大,沉降量越小,樁的承載性能越高。荷載與樁身壓縮量基本上是線性關(guān)系,隨著樁長增大,樁身壓縮量也會變大。樁頂沉降量由樁端沉降量和樁身壓縮量組成,當樁長較短時,樁端沉降占了全部沉降的大部分,樁長越長,樁端沉降所占比例越小,樁身壓縮量越大。隨著荷載的增大,樁端沉降與樁頂沉降比值逐漸變大。樁徑與單樁沉降成反比,在樁長一定時,樁徑較小的單樁與地基土體接觸面積小,樁側(cè)阻力也小,在樁頂荷載作用下,樁頂沉降較大,樁的承載力越差。摩擦系數(shù)與單樁沉降成反比,在其他土體參數(shù)都相同的情況下,隨著摩擦系數(shù)增大,樁側(cè)摩阻力增加,單樁沉降量會逐漸減少,其承載能力會提高。樁身軸力分布呈現(xiàn)上大下小,主要分布在樁的中上部,樁頂軸力最大,樁端軸力較小。在同一深度層上,荷載逐漸變大,樁身軸力也會隨之變大。樁在承受豎向荷載時,樁身發(fā)生壓縮和沉降,與樁周土體有相對滑動,形成樁端阻力與側(cè)摩阻力。施加在樁頂部的荷載主要傳遞給了樁周土體,使土體承擔(dān)了一部分荷載。樁側(cè)摩阻力在深度方向的分布呈現(xiàn)中間大兩邊小的特點,只有一個峰值,在樁的中下部摩阻力分布隨著荷載的增加而增加,而上部摩阻力沒有繼續(xù)增大。荷載慢慢變大過程中,摩阻力的峰值沿著樁身向下移動。使用ABAQUS軟件模擬單樁豎向承載能力,通過現(xiàn)場試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,驗證了陜北黃土地區(qū)機械洛陽鏟挖孔樁的承載性能,為工程實踐提供了理論依據(jù),并部分取代現(xiàn)場試驗工作,節(jié)省了工程成本。
【關(guān)鍵詞】：靜載試驗 黃土 沉降 挖孔樁 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU473.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 研究內(nèi)容17-18
• 1.4 研究方案18-19
• 第二章 黃土工程特性19-35
• 2.1 工程概況19-25
• 2.1.1 地形地貌20
• 2.1.2 地層巖性20-22
• 2.1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震22-23
• 2.1.4 氣象23-24
• 2.1.5 水文地質(zhì)與凍土深度24-25
• 2.1.6 不良物理地質(zhì)現(xiàn)象25
• 2.2 土體物理力學(xué)性質(zhì)25-33
• 2.2.1 現(xiàn)場標貫試驗25-26
• 2.2.2 室內(nèi)試驗26-32
• 2.2.3 土體物理力學(xué)參數(shù)32
• 2.2.4 黃土濕陷性評價32-33
• 2.3 樁基礎(chǔ)33-35
• 2.3.1 場地地基等級及環(huán)境類別33
• 2.3.2 地基處理及樁基33-34
• 2.3.3 建議樁基持力深度34-35
• 第三章 單樁豎向靜載試驗35-45
• 3.1 試驗?zāi)康?/span>35
• 3.2 試驗過程35-36
• 3.3 試驗樁參數(shù)36
• 3.4 低應(yīng)變法檢測36
• 3.4.1 檢測方法及原理36
• 3.4.2 檢測結(jié)果36
• 3.5 靜載試驗結(jié)果分析36-42
• 3.5.1 試驗結(jié)果36-38
• 3.5.2 試驗結(jié)果分析38-42
• 3.6 單樁沉降計算42-45
• 3.6.1 樁的豎向極限承載力42-44
• 3.6.2 單樁沉降計算44-45
• 第四章 數(shù)值模擬與靜載試驗對比分析45-59
• 4.1 ABAQUS軟件簡介45-48
• 4.1.1 基本假定46
• 4.1.2 土體本構(gòu)模型46-47
• 4.1.3 樁土接觸47-48
• 4.2 數(shù)值模擬的建立48-49
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析49-56
• 4.3.1 不同樁長單樁沉降分析49-50
• 4.3.2 樁端沉降與樁身壓縮分析50-52
• 4.3.3 不同樁徑單樁沉降分析52-53
• 4.3.4 不同摩擦系數(shù)單樁沉降分析53
• 4.3.5 樁身軸力分布53-55
• 4.3.6 樁側(cè)摩阻力分布55-56
• 4.4 試驗與模擬結(jié)果56-59
• 第五章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59-60
• 5.2 展望60-61
• 參考文獻61-63
• 在學(xué)期間的研究成果63-64
• 致謝64

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本文編號：322945