一、粘土中桩侧摩阻力研究(英文)(论文文献综述)
王博林[1](2021)在《湿陷与膨胀地基中基桩竖向承载特性及新型套管桩技术研究》文中指出我国分布着各种类型工程性质迥异的特殊土,其中,湿陷性黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性对工程构筑物的危害最为严重。为减小地基变形对上部结构的影响,湿陷性黄土、膨胀土地区建(构)筑物常采用桩基础,但由于湿陷性黄土、膨胀土地基中桩-土相互作用的复杂性,如果设计不当,膨胀土地基中的基桩将受到土体膨胀产生的上拔力,可能拉断基桩甚至导致上部构筑物发生严重抬升;此外,湿陷性黄土地基中的基桩由于土体湿陷会在桩身产生负摩阻力,使基桩产生附加沉降。因此,研究这两类特殊土地基中基桩的承载特性与计算方法,可为桩基础的设计提供参考,另外,为减小此类特殊土地基变形对基桩的危害,新型主动隔离技术成为目前岩土工程界关注的焦点。本文在总结国内外该领域研究现状的基础上,进行了湿陷性黄土、膨胀土模型试验中相似材料的制备技术研究,得到了能够控制膨胀率及湿陷系数的相似材料。应用制备的相似材料,设计了膨胀土地基中无套管基桩与新型套管桩的室内模型试验,分析了膨胀地基中基桩的承载特性,采用剪切位移法,考虑膨胀土的膨胀特性,得到了膨胀土地基中单桩荷载传递规律的解析解,并验证了新型套管桩处理膨胀土地基的可行性与效果。结合湿陷性土地基中基桩与涂层基桩的模型试验,对湿陷性土中基桩的承载特性进行了研究,提出了基于室内与现场试验的负摩阻力分布的计算方法。最后,依托湿陷性土地基中新型套管桩模型试验,对湿陷性土层中隔离负摩阻力的新型套管桩的承载特性与应用前景进行了研究。主要的研究内容及成果如下:(1)选取砂、膨润土、石膏作为基本材料,进行了膨胀土相似材料的制备与配比研究。采用侧限无荷膨胀试验,研究了膨胀土相似材料不同质量配比下混合物的膨胀特性,并对各组分含量与膨胀率的关系进行了分析;利用侧限有荷膨胀试验结果,对膨胀率进行非线性拟合分析,提出膨胀率与垂直压力呈对数曲线关系式。揭示了黏粒含量、初始干密度、初始含水率对膨胀土相似材料混合物膨胀率的影响。试验结果表明,砂:膨润土:石膏(质量配合比)为8:9:3时,膨胀土相似材料具有显着的吸水膨胀特性,最大膨胀率可达到30%以上,且该配比下混合物中土体骨架占比合理并易于实验室制备。(2)选取砂、石英粉、膨润土、石膏、工业盐作为湿陷性黄土相似材料的基本材料,通过不同配比下混合物常规物理力学试验及湿陷试验发现,砂:石英粉:膨润土:石膏:工业盐(质量配合比)为0.25:0.3:0.3:0.1:0.05时,混合物的干密度、最优含水率、最大干密度、黏聚力、内摩擦角、湿陷系数等指标均接近于天然黄土的相关指标,可作为湿陷性黄土相似材料。(3)结合某实际工程中采用新型套管桩解决地面膨胀的问题,设计了膨胀土地基中无套管基桩与新型套管桩嵌入膨胀土地基中的室内模型试验。通过新型套管桩嵌入膨胀性土中的试验,分析了膨胀性土的膨胀量、内外桩竖向位移以及内外桩轴力等的变化规律,验证了其处理地面膨胀病害的可行性。基于剪切位移法,从桩-土相互作用的机理出发,考虑桩周土体膨胀影响,采用试验结果提出膨胀率与垂直压力的对数曲线的关系式,利用弹性理论推导了膨胀土地基中单桩荷载传递规律的微分方程,并得到了桩身轴力的理论解答,与前述模型试验中基桩的轴力实测值进行了对比分析,结果表明此计算方法可较好地计算膨胀性土层中基桩的桩身轴力。(4)通过湿陷性土地基中基桩与沥青涂层基桩模型试验,对湿陷性土中基桩的承载特性进行了研究。基于室内试验与调研现场试验结果,对负摩阻力的分布特性、中性点的位置、最大负摩阻力的大小等进行了分析,提出了三角形负摩阻力分布的计算方法,并与现场试验、模型试验结果进行了对比分析。结果表明,采用三角形法负摩阻力分布形式,中性点深度取湿陷土层厚度的0.40~0.65倍,最大负摩阻力取平均负摩阻力的2倍,计算所得下拉荷载与实测值较为接近,且误差较小。通过对沥青涂层基桩桩侧摩阻力的分析发现,在中性点以上采用沥青涂层的方法,可减小负摩阻力25%左右。(5)开展了湿陷性土地基中新型套管桩模型试验,采用人工制备湿陷性黄土填筑模型,进行套管桩竖向承载特性模型试验研究。通过浸水前后基桩承载特性和土体湿陷变形研究,分析了新型套管桩桩身轴力、桩侧阻力、负摩阻力等变化规律,探讨了新型套管桩基础竖向承载机理与负摩阻力发展规律,研究结果可为湿陷性黄土地基中新型套管桩技术的应用提供理论支撑。
邓会元[2](2021)在《滨海吹填围垦区堆载作用下桩基承载特性研究》文中提出随着我国东部沿海地区经济建设的发展,土地资源紧张已成为制约城市发展的重要因素,为此,滩涂围垦拓展生存空间已成为当前解决土地紧缺问题的主要方式。考虑到滨海围垦区土质较差、软土层较厚,后期围垦填土易诱发土体不均匀沉降及水平侧向变形,造成临近桥梁及建筑物基础发生沉降、开裂、偏移等一系列岩土工程问题,严重影响桥梁等工程正常使用。然而,目前对围垦区桥梁及建筑物的桩基础受堆载影响的承载特性研究相当匮乏,缺乏系统的计算方法与设计理论,既有设计规范已难以对围垦区堆载影响下桩基础进行安全经济设计,这使得堆载作用下桩基础安全经济设计及防护成为制约滨海围垦工程顺利发展的重点难题。因此,迫切需要系统深入开展滨海吹填围垦区堆载作用对临近桩基的影响研究。本文主要由浙江省交通运输厅项目“软土地区吹填(开挖)对桥梁桩基的影响及处理措施研究”(编号:2014H10)、“深厚软基路段桥梁工程桩基长期沉降特性研究”(编号:8505001375)资助。本文以理论推导及试验研究为主,经过大量文献调研及归纳总结,系统地开展了滨海吹填围垦区堆载作用下桩基承载特性研究。本文所做主要工作及结论如下:(1)基于滨海软黏土固结排水蠕变试验,通过采用传统元件模型(Merchant模型和Burgers模型)、以及不同经验模型,描述了软黏土固结蠕变特性,揭示了软黏土应力-应变以及应变-时间变化规律;基于传统Merchant模型,引入Abel黏壶单元,采用Caputo型分数阶函数建立了分数阶Merchant蠕变模型。通过分数阶Merchant蠕变模型,预测了滨海软黏土蠕变应变-时间变化规律,发现分数阶模型比传统蠕变模型更适用于描述滨海软黏土蠕变特性;(2)基于Boussinesq附加应力计算理论,推导了矩形分布荷载以及条形分布荷载下堆载区域内和堆载区域外不同土体深度位置的竖向附加应力理论计算公式;基于Mesri蠕变模型和Boussinesq附加应力计算理论,提出了软黏土地基长期沉降计算方法,对现场局部堆载和路堤条形堆载下地基长期沉降进行了预测分析,论证了沉降计算方法的适用性;(3)基于三折线荷载传递模型,建立了单桩负摩阻力计算方法,推导了弹性、硬化、以及塑性等不同阶段的桩身沉降和轴力的解析解;基于太沙基一维固结理论、Mesri蠕变模型及双曲线模型,建立了考虑固结蠕变效应的桩基负摩阻力计算方法,通过迭代法求解了桩身轴力以及中性点位置。此外,基于建立的负摩阻力计算方法,研究了固结度、桩顶荷载、桩顶荷载和堆载施加次序、桩身刚度、蠕变参数等因素对桩基负摩阻力的影响,发现固结和蠕变沉降会降低桩基承载力、增加桩的沉降,揭示了填土固结场地桩基承载力弱化的病害机理;(4)基于温州围垦区单桩负摩阻力堆载试验,研究了桩身负摩阻力、桩土沉降以及中性点随时间变化规律,通过试验发现堆载后土体沉降、桩基沉降、下拉力随时间基本呈双曲线增加趋势,桩土沉降及下拉力在堆载后3个月左右趋于稳定,揭示了滨海围垦区桩基负摩阻力发挥机制及时间效应特性;(5)基于Boussinesq附加应力改进解,推导了矩形分布荷载、条形分布荷载、梯形条形分布荷载等不同地表荷载分布形式下水平附加应力计算公式及桩身被动荷载计算公式,并进一步推导了被动排桩剩余水平推力。通过考虑临界土压力长期演化及桩周软黏土模量长期蠕变衰减特性,结合非线性p-y曲线模型,基于压力法建立考虑时间效应的被动桩两阶段分析法,通过差分法对被动桩平衡微分方程进行求解;(6)基于温州及台州湾围垦区非对称堆载试验,研究了桩土变形、桩侧土抗力、桩身轴力以及桩身弯矩等参数随时间变化规律,探讨了被动桩开裂问题、被动桩负摩阻力问题、桩侧土绕流机理、桩体遮拦效应以及土拱效应机理,揭示了斜交非对称堆载下弯扭耦合变形机制以及被动桩长期变形病害机理。
窦锦钟[3](2020)在《饱和软土中钢管单桩连续贯入的混合网格有限元分析》文中研究说明饱和软土中钢管桩连续贯入过程对临近土体作用显着,主要表现形式为土体结构破坏、土体变形以及超孔隙水压力响应,从而改变桩的周边环境状态、影响自身贯入阻力及桩基承载力时效。现有研究主要关注桩基贯入完成后的承载力变化,但钢管桩连续贯入过程的作用机理及其对后续承载性能的影响不容忽视。研究连续贯入过程的作用机理关键在于如何分析土体大变形和孔压响应。传统Lagrange方法采用有效应力形式的本构但无法解决土体大变形带来的网格畸变问题,而CEL或ALE等大变形方法通常忽略了孔隙水压力的影响。因此,提出一种同时解决网格畸变以及孔压计算问题的有限元方法,进而深入研究饱和软土中钢管桩连续贯入作用机理是十分必要的。本文通过引入混合Lagrangian-ALE方法,实现了基于有效应力分析的饱和软土中钢管桩大变形连续贯入有限元模拟。研究了不同施工和土质参数对土体变形和超孔隙水压力的影响,揭示了饱和软土中钢管桩连续贯入作用机理,并提出评估不同桩端形式钢管桩连续贯入作用的方法。研究了不同土质参数对土体固结的影响,揭示了钢管桩贯入结束后土体固结效应的机理,探讨了土体固结效应与桩基承载力时效的相关性。本文的主要内容和结论包括:(1)提出了考虑不同类型网格间土体应力连续性的Lagrangian-ALE混合有限元分析方法,实现了饱和软土中钢管桩连续贯入过程的模拟。该方法将桩-土接触面附近区域的土体模型设置为非Lagrange网格,并采用总应力分析条件下的土体参数;将其余区域的土体模型设置为Lagrange网格,并采用有效应力分析条件下的土体参数。考虑弹性变形阶段各向同性土体的剪切模量在两种应力分析条件下是相等的,由此建立两种应力分析条件下土体参数的关联性,从而保证混合网格界面处土体应力的连续性。对饱和软土中钢管桩静压贯入全过程(贯入过程及贯入结束后土体固结阶段)以及锤击贯入过程进行模拟,并与实测数据进行比较,验证了采用混合Lagrangian-ALE方法进行饱和软土中钢管桩大变形连续贯入有限元研究的可行性和可靠性。(2)对于静压闭口钢管桩,分析了不同施工和土质参数对桩周土体土体变形和超孔隙水压力响应的影响。研究结果表明:桩周土体超孔隙水压力的最大值?umax受钢管桩半径Rp、入土深度zp、土体不排水抗剪强度cu、弹性模量E、超固结比OCR的影响;桩周土体超孔隙水压力的径向影响范围以及土体发生侧向位移的径向范围受Rp、cu、E以及OCR的影响,贯入一定深度后将不受zp的影响;桩周土体发生侧向位移的径向范围可达(15-20)Rp,土体超孔隙水压力的径向影响范围可达10Rp。(3)将钢管桩的桩端设置为开口,分析了开口钢管桩静压贯入过程中不同施工和土质参数对钢管外侧土体变形和超孔隙水压力响应的影响。研究结果表明:?umax以及钢管外侧发生土体侧向位移的径向范围受Rp、zp、cu、E以及OCR的影响;钢管外侧土体超孔隙水压力的径向影响范围受zp、cu、E以及OCR的影响,当钢管桩半径超过一定值后将不受Rp的影响;钢管外侧土体发生侧向位移的径向范围可达(20-25)Rp,土体超孔隙水压力的径向影响范围可达(5-15)Rp;对于小直径钢管桩,相较于闭口钢管桩,开口钢管桩连续贯入对临近土体变形的影响更显着,随着zp的增大,由于开口钢管桩堵塞,其在土体中的贯入过程将与闭口钢管桩近似;当Rp较大时,闭口钢管桩连续贯入对土体变形和超孔隙水压力响应的影响更明显。(4)分析了超大直径开口钢管桩连续贯入过程中不同施工和土质参数对钢管内、外侧土体超孔隙水压力分布的影响。研究结果表明:对于超大直径静压开口钢管桩,钢管外侧土体超孔隙水压力的径向影响范围受Rp、zp、cu、E以及OCR的影响,可达3Rp;钢管内、外侧?umax受zp、cu、E的影响,与OCR无明显关系;紧邻钢管内、外侧?umax与Rp无明显关系,但钢管内土芯中心处?umax受Rp的影响。对于超大直径锤击开口钢管桩,钢管内、外侧?umax受锤击次数Nh、锤击荷载Fh、cu的影响,与E无明显关系,在紧邻钢管内、外侧与Rp无明显关系,在钢管内土芯中心处受Rp的影响;钢管外侧远桩身区域的土体超孔隙水压力及其径向影响范围受Rp、Nh、Fh、cu、E以及OCR的影响。(5)在参数分析的基础上,通过多元回归分析方法确定了评估闭口和开口钢管桩静压贯入引起的桩周土体超孔隙水压力分布的方法。将研究不同施工和土质参数下闭口钢管桩静压贯入阶段桩周土体超孔隙水压力沿深度分布规律的问题简化成研究不同施工和土质参数对与预测曲线相关的比例系数以及无量纲的桩周土体超孔隙水压力最大值(?umax/cu)的影响;对基于圆孔扩张理论推导的土体超孔隙水压力最大值计算公式进行修正,修正后的公式综合考虑了Rp、zp、cu、E以及OCR的影响,用于求解闭口和开口钢管桩静压贯入过程中?umax/cu的变化。(6)对饱和软土中闭口钢管桩静压贯入全过程进行模拟,分析了土体渗透系数ks、cu、E以及OCR对钢管桩贯入结束后土体固结效应的影响,并探讨了土体固结效应与桩侧承载力时效的相关性。研究结果表明:ks以及OCR影响固结阶段土体超孔隙水压力的消散速率以及固结持续时间,此外,OCR还影响固结阶段初始时刻的土体超孔隙水压力;但cu以及E仅对固结阶段初始时刻的土体超孔隙水压力有影响;在贯入阶段,近地表附近以及桩尖下部一定深度处负超孔隙水压力会增大贯入阻力;在固结阶段,负超孔隙水压力逐渐增大至正值的过程会引起桩基承载力的降低,甚至导致静载荷试验时桩基础突然下沉的现象,但达到一定时间后,正的超孔隙水压力的减小将会引起桩基承载力一定程度的增加。
于光明[4](2020)在《复杂环境下桥梁基础长期承载性能研究》文中研究指明随着大量的高架桥梁以及跨江跨海大桥基础设施的兴建,国内外软土地基上的桥梁建设越来越普遍,桥梁工程的建设条件也越来越复杂,很多位于滨海地区的桥梁工程都面临着深厚软土地质条件较差的问题。软土地基在地表大面积堆载或欠固结土体自重固结等复杂环境作用下,桩周土体都会发生依时下沉,导致桩侧表面产生负摩阻力,桩身产生附加下拉荷载,桩顶沉降相应增加。鉴于当前软土地基下桩基础承载性能时变效应计算所面临的问题,本文主要以国家重点基础研究发展计划(973计划)子课题四“复杂环境下深水基础承载行为演化与长期性能设计”以及浙江省交通运输厅科研计划项目“深厚软基路段桥梁工程桩基长期沉降特性研究(2017037)”为依托,系统介绍了桩基础承载特性时变效应和软土蠕变特性的研究现状,通过室内试验、理论研究、现场试验与数值计算相结合的研究手段,针对软土地基在堆载作用下桥梁桩基承载性能时变效应进行了深入的理论和试验研究,采用Python语言编制计算程序,形成了一套较为系统的桩基长期承载计算方法,为滨海地区软基条件下桥梁工程桩基设计提供理论基础。主要工作内容总结如下:(1)为揭示堆载作用下软土固结沉降过程中桩土相互作用机理,首先,基于非达西流动定律推导了土体非达西一维固结非线性方程,考虑了土体固结过程中孔隙比和渗透系数等参数变化导致土体的非线性特性,通过有限差分法获得了超孔隙水压力的数值解答,建立了桩侧土体固结沉降计算模型;其次,基于桩土荷载传递模型,考虑了土体有效应力增加对桩土界面强度的影响,提出了固结土体中桩基长期承载时间效应计算理论;再次,采用Python语言编制迭代求解计算程序,获得了桩身下拉荷载、桩侧负摩阻力以及中性面随时间变化分布规律;最后,将理论结果与离心机试验进行了对比,并进一步研究了排水条件对摩擦桩与端承桩下拉荷载分布及中性面位置变化的影响。另外通过计算桩端附加应力和桩端压缩层深度,提出了考虑桩端固结的桩身受力计算方法。研究结果表明:与非达西流动相比,按照达西流动定律计算结果高估了土体的有效应力和桩土界面强度;排水条件对桩基础中性面位置有很大影响,双面排水时摩擦桩中性面位置随结时间向上移动,端承桩则稳定在桩尖附近,单面排水时中性面位置随固结均向下移动;计算结果与离心机模型试验结果总体变化规律相似,误差可以接受,提出的桩身下拉荷载及中性面位置计算方法可以高效、准确地预测桩周土体在堆载作用下非达西流动固结过程中桩基长期承载响应。(2)针对温州市龙港镇高架桥梁试验区原状淤泥土样进行了围压在100k Pa至400k Pa的四组常规三轴排水剪切试验,获得了不同围压下淤泥土体的破坏偏应力,在此基础上对不同围压下试样分别设定四个应力水平进行加载,共开展16组三轴排水剪切蠕变试验。基于最小二乘法对三轴蠕变试验结果进行数学拟合,获得了不同经验蠕变本构模型和元件蠕变本构模型参数。针对不同的经验模型和元件模型对比了各模型在试验时间以外的应变预测差异,研究发现:经验蠕变模型和元件蠕变模型都可以很好地描述试验时间内土体蠕变特性,但在试验时间以外并不是所有模型都能适用。(3)考虑不同深度土体实际围压和偏应力对土体蠕变变形的影响,基于双向线性插值算法计算桩周土体的蠕变沉降,将荷载传递法与剪切位移法相结合,提出了考虑桩周土蠕变特性的单桩承载时间效应计算方法,研究了堆载大小、桩侧土层厚度、桩端与桩侧土体压缩模量比值和桩顶竖向荷载对蠕变土体中单桩承载的影响。(4)基于Merchant蠕变本构模型、双参数对数经验模型与非达西流动定律相结合建立固结蠕变偏微分方程,采用差分格式进行求解,获得方程的数值解答,结合荷载传递模型,建立了考虑蠕变固结效应的单桩承载时变效应计算方法,通过与传统固结计算方法进行比较,发现同一平均固结度时只考虑固结作用后单桩下拉荷载计算结果偏小,考虑软土蠕变固结对桩基承载的不利影响极其必要。同时对桩土受力变形受非达西固结参数和Merchant蠕变模型参数的影响程度进行了参数化分析,随着非达西固结指数n增加,桩身下拉荷载变小,中性点变浅;启动压力梯度越大,下拉荷载越小,但其影响小于非达西固结指数n。(5)基于甬台温龙港高架桥梁工程项目,开展了大面积堆载作用下单桩长期承载足尺模型现场试验,并对龙港四号桥与引桥工程桩进行了长期沉降观测,重点介绍了现场试验地质条件、试验方案的制定、试验方法以及光纤布拉格光栅FBG传感器在桥梁桩基工程中的应用,基于室内蠕变试验结果将堆载作用下蠕变土体中单桩承载时变效应计算结果与实测结果进行了对比,验证方法的合理性,并将本文提出的几种时变效应计算方法基于现场软土地质进行了对比分析,揭示了各种方法的异同。结果表明在大面积土体堆载作用下,桩侧浅层土体竖向压缩变形最大,土层越浅,土体沉降时间效应越强;实测桩身下拉荷载随时间变大,中性点向下移动,试桩存在中性点不唯一现象;相邻跨桥梁基础产生了非均匀沉降,但相邻桥墩附加纵坡都满足规范要求。
姚攀[5](2020)在《筋箍碎石桩桩土界面摩擦特性研究》文中指出近年来,随着基础设施的不断兴建,越来越多的工程需要修建在软土地基上,对软土处治技术的要求越来越高。筋箍碎石桩因其取材便利、成本低廉,且具有较好的排水、置换等改良作用在软弱地基处理中得到大量的使用,但筋箍碎石桩桩-土界面涉及筋材、软土、碎石三种材料的相互作用,桩侧摩阻力的计算和界面强度参数的取值均存在一定的经验性,相关的理论研究仍远远滞后于工程实践。因此,本文针对这一问题,通过室内大型直剪试验和离散元及离散-连续耦合数值模拟方法,对筋箍碎石桩桩-土界面强度特性和界面摩擦特性展开研究,主要开展了以下研究工作:首先,依托室内大型直剪仪开展了若干组对比试验,研究了法向应力、桩周软土含水量、碎石料相对密实度、筋材设置对筋箍碎石桩桩-土界面摩擦特性的影响。研究结果表明:(1)桩-土界面剪切强度随法向应力的增大而线性增大,但桩-土界面摩擦系数随法向应力的增大而减小,且逐渐趋于某个极限值,由此可知桩侧摩阻力的量值和分布形式与桩土界面法向应力密切相关。(2)筋箍碎石桩桩-土界面抗剪强度和界面摩擦系数均随桩周软土含水量的减小而增大,且软土含水量越大这种现象越明显。因此,使用排水性能良好的筋箍碎石桩,可使桩-土界面摩擦性能随固结度的增长而不断强化,这有利于提高地基承载力。(3)桩-土界面抗剪强度和界面摩擦系数随碎石料相对密实度的增加而增加,这里的增长主要体现在界面粘聚力的增长上,而粘聚力的增长主要源于密实颗粒间的咬合和嵌锁作用。(4)筋材的存在弱化了桩-土界面的综合抗剪强度和摩擦系数,这与筋-土界面摩擦性能对桩土界面综合摩擦性能的贡献程度相关。其次,考虑到离散元方法能从微观上反映试样在剪切过程中的受力和变形机理,因此结合PFC中内嵌的fish语言,建立与室内大剪试验相同力学性能的碎石料、土工格栅、软土分析模型,在验证模型合理性的基础上,分析了碎石颗粒几何形状、碎石料相对密实度、软土细观力学参数、粒孔比、筋材抗拉刚度对桩-土界面摩擦特性的影响规律,并得出以下结论:(1)定义了适用于量化描述筋箍碎石桩中碎石颗粒形状不规则性的参数-颗粒不规则系数,发现法向应力较小时桩土界面抗剪强度与不规则系数呈线性增加关系,法向应力较大时桩土界面抗剪强度与不规则系数呈幂函数增加关系,说明法向应力越大碎石颗粒形状不规则性对界面性能的影响越强。因此,考虑颗粒的棱角和形状的不规则性对界面问题的研究十分重要。(2)桩土界面综合抗剪强度由土-石界面强度和筋-土界面强度共同组成,其中土-石界面抗剪强度和界面摩擦角随碎石料相对密实度的增加而增加,但土-石界面粘聚力随相对密实度的增加反而有所下降。粘聚力的变化主要是筋材对颗粒位移具有限制作用而产生的。此外,发现配位数不但能验证数值试样的密实程度,还能反映试样剪切过程中颗粒的微观变形和受力特征。(3)提出了适用于量化分析筋材加筋作用的桩土界面抗剪强度分析模型,发现筋土界面抗剪强度随格栅面积比的增大而逐渐增大,但其增大速度小于土石界面抗剪强度的衰减速度,因此宏观上表现为土工筋材弱化了桩土界面的综合抗剪强度。(4)给出了适用于工程设计的最优粒孔比,该值既考虑了碎石不能漏出格栅套筒的工程需要,又能使界面抗剪强度最大化。再次,使用离散-连续耦合数值模拟方法,以某高速公路软基处治工程为原型,建立了碎石桩(离散体)和桩周软土(连续体)共同组成的复合地基分析模型,研究得出以下结论:(1)碎石桩和筋箍碎石桩的竖向荷载传递机理及桩土相互作用极大受到桩体径向鼓胀应力和鼓胀变形的影响。(2)碎石桩径向鼓胀应力沿深度的分布与其径向鼓胀变形的分布形式极为接近,均是在桩顶以下2-3倍桩径处达到最大值;而筋箍碎石桩的最大径向应力和最大鼓胀变形均出现在加筋末端一定深度范围内,之后随深度逐渐衰减。(3)基于研究所得的界面强度参数,得出了筋箍碎石桩和普通碎石桩桩侧摩阻力沿深度的分布规律。发现桩侧摩阻力沿深度先逐渐增大,达到峰值后随深度逐渐衰减,这与桩土相对滑移的变化规律相似,说明本文桩侧摩阻力的求取方法不但能反应桩土间相互作用和荷载传递的激烈程度还能考虑桩土相对滑移的影响。将本文所得桩侧摩阻力与理论推导中常用的其他方法作比较后,发现均匀分布是一种偏安全的侧摩阻力取值,线性分布的侧摩阻力和本文侧摩阻力在量值上较为接近,但线性分布和均匀分布的侧摩阻力均不能反映桩土相互作用的激烈程度和桩土界面的相对滑移,不能很好的解释筋箍碎石桩的竖向荷载传递机理。最后,结合本文研究得出的筋箍碎石桩桩土界面抗剪强度参数,基于已有文献中承载力和沉降量的计算方法,分别得出修改界面强度参数前和修改界面强度参数后的筋箍碎石桩承载力和沉降值,并与现场观测值进行对比。研究得出,现有文献对筋箍碎石桩桩侧摩阻力的考虑偏安全,承载力计算方面,容易低估实际的地基承载力,造成不必要的浪费;在沉降计算方面,沉降值往往较实测值偏大。综上可知,准确考虑桩土界面摩擦特性对于更准确计算筋箍碎石桩复合地基承载力和沉降具有积极意义。
秦伟[6](2020)在《海上风电大直径开口钢管桩锤击贯入过程研究》文中研究表明随着海上风电的大规模发展,开口钢管桩的应用较普遍,一般采用锤击法贯入安装。其安装过程是桩锤的冲击荷载作用于桩顶,锤击能量以应力波的形式沿着桩身传递,克服土体的阻力而使得桩基贯入土中,该过程的桩土相互作用是一个大变形的动力高度非线性问题,其贯入过程的土体动力响应及对后续桩基承载特性的影响研究较为匮乏。为了分析海上风电大直径开口钢管桩锤击贯入全过程中的桩土动态响应规律,基于RITSS大变形分析技术,系统地建立了“锤-桩-土”有限元打桩分析方法,开展饱和黏土中海上大直径开口钢管桩在锤击荷载下贯入过程的研究,建立贯入后的桩周土孔压消散和桩的安装效应分析模型,开展大直径开口钢管桩承载特性的安装效应分析。主要研究内容和成果如下:(1)建立可用于锤击贯入分析的饱和土MCC模型。为了实现锤击荷载下桩贯入的高度非线性动力问题在有限元数值软件分析和计算,在总应力分析的弹塑性本构中引入孔压矩阵,构建可在饱和土中进行锤击贯入分析的MCC模型,并利用UMAT子程序进行了编译,通过与ABAQUS自带的本构进行对比分析,验证了模型的合理性。(2)建立饱和土分析中桩土接触摩擦本构。为了解决构建的饱和土MCC模型在分析桩土接触模型中不能自动消除孔压而获取有效应力的问题,基于库伦摩擦理论,建立了消除孔压影响的桩土接触摩擦本构,并利用FRIC子程序进行编译,通过与ABAQUS自带的摩擦本构进行对比分析,验证了桩土接触摩擦本构的合理性。(3)提出锤击贯入过程中开口桩土塞发生条件、开口桩内土的位移解析解以及锤击荷载下开口桩位移的傅里叶解析解。(1)为了建立锤击荷载下开口桩土塞效应的发生条件,基于静载作用下的开口桩以及桩内土的受力特性,引入惯性力和桩土接触动力系数DRF,结合动静法,建立开口桩以及桩内土的极限受力平衡条件,推导出锤击荷载下的开口桩土塞效应的发生条件;(2)为了掌握锤击贯入过程中开口桩内土的位移规律,基于静载作用下开口桩内土的位移演化规律,建立锤击贯入过程中桩内土的受力平衡关系,提出锤击贯入过程中的开口桩内土的位移解析解,并开展影响因素分析;(3)为了分析锤击荷载下开口桩的位移特性,考虑开口桩内外侧土体的摩擦,建立锤击荷载下的开口桩的波动方程,提出锤击荷载下开口桩的位移傅里叶解析解,并开展影响因素分析。(4)建立大直径开口钢管桩锤击贯入的有限元数值模型。为了研究海上风电大直径开口钢管桩的锤击贯入过程,运用RITSS大变形分析技术,建立海上大直径开口钢管桩锤击贯入的有限元数值模型;基于Randolph等的研究,绘制锤击荷载曲线,并采用GRLWEAP软件对比验证锤击荷载曲线的合理性;通过现场测试资料,验证建立的锤击贯入有限元模型的合理性。(5)提出大直径开口钢管桩的打桩预测公式。分别就不同桩径和壁厚的大直径开口钢管桩开展了锤击贯入过程的数值仿真研究,分析厚径比和桩径对贯入过程中的大直径开口钢管桩土抗力的影响,以及贯入过程中开口桩的承载特性,通过与已有文献的打桩预测公式进行对比,构建大直径开口钢管桩的打桩预测公式。(6)提出锤击贯入过程中桩周土的孔压预测公式并分析了超孔压影响范围。分析贯入过程中不同桩径和厚径比的大直径开口钢管桩周土孔压发展规律,提出孔压预测公式能预测桩周土的孔压演化趋势;基于孔压预测公式中的超孔压计算部分,分析贯入过程中超孔压的影响范围,并与仿真模型的计算结果进行对比,验证分析方法的合理性。(7)建立大直径开口钢管桩安装效应计算公式。为了分析完成锤击贯入后大直径开口钢管桩的安装效应发挥规律,建立完成贯入后的孔压消散和安装效应数值模型,并验证模型的合理性。通过对比理论孔压分布模型,验证了数值分析模型中超孔压分布的合理性。开展大直径开口钢管桩完成贯入后的孔压消散和安装效应分析,在数值模型中进行孔压消散后进行加载分析,获取不同消散时长的大直径开口钢管桩的荷载-位移(Q-s)曲线,对比分析不同桩径,相同厚径比的大直径开口钢管桩的安装效应发挥规律,建立安装效应计算公式。总之,为了开展大直径开口钢管桩锤击贯入过程的分析和研究,较为系统地建立锤击贯入开口钢管桩全过程的分析方法,包括锤击荷载下开口桩及桩内土的位移特性理论分析、贯入过程的数值分析模型以及完成贯入后的安装效应分析数值模型。分析大直径开口钢管桩锤击贯入过程中桩-土相互作用特性,提出锤击荷载下开口桩位移解、贯入过程中桩内土的位移解、大直径开口钢管桩的打桩预测公式、贯入过程中桩周土孔压预测公式以及安装效应计算公式。可为海上风电大直径开口钢管桩贯入饱和土中的承载特性分析,桩基设计等提供参考。
侯思强[7](2020)在《刚性长短桩复合地基传力机制及设计理论研究》文中认为刚性长短桩复合地基中桩土间的相互作用问题较等长桩复合地基更为复杂,且具体表现及原因也有所不同。在传统的以承载力为基准的设计理念中,现有规范通过承载力发挥系数这一概念对不同桩型、土体的发挥和相互作用进行综合描述,这一系数的确定,大多数情况下仍以经验确定为主,各组成部分发挥系数相互独立,不能很好体现桩土相互作用的工作机理。本文运用数值模拟、室内模型试验及理论分析手段对刚性长短桩复合地基竖向荷载作用下的传力机制进行研究,特别是对桩土单元的荷载分担及变形刚度发挥过程进行了探讨,改进了既有基于等沉降准则的长短桩复合地基设计计算方法。本文主要研究工作和研究成果归纳如下:(1)基于离散元-有限差分耦合方法对长短桩复合地基褥垫层进行分析,基于发挥土体承载特性,认为在上部结构达到允许最大沉降条件下,有效褥垫层厚度应大于阻滞区的高度,并且验证了采用Winkler弹性地基梁模型计算褥垫层模型的合理性;(2)综合考虑复合地基桩侧摩阻的分布模式及桩土相互作用关系,建立了考虑桩土相互作用的长短桩复合地基计算模型。为了达到满足承载特性前提下,尽可能降低沉降,充分利用桩土刚度的目的,对长短桩复合地基中不同参数的影响进行计算分析,并从相互作用角度诠释了影响产生的机理,得出:长桩或短桩桩长增大时,均能够有效增大整体竖向抗压刚度,而增大长桩桩长或减小短桩桩长,由于增大了桩端距离减小桩端相互作用,导致短桩和长桩的桩体单元刚度提高;褥垫层厚度的增大相当于在基底增加了一层刚度为褥垫层刚度的弹簧,导致整体竖向抗压刚度降低。将桩体及其正上方土体视为一个整体对桩体进行分析,褥垫层厚度的增大降低了这一整体的单元刚度,减小了桩体分担荷载及桩体单元刚度,提高了土体荷载分担以及土体单元刚度;桩端持力层刚度的增大相当于桩端弹簧刚度增大了一个固定值,导致整体抗压刚度提高。就桩体单元分析,相同刚度增大量,长桩单元刚度增长幅度小于短桩,导致长桩荷载随桩端持力层刚度的增大而减小。但在基底应力增大到转折点时,桩端持力层的增强导致的桩体上刺入增大,整体刚度反而随桩端持力层的增强逐渐降低,同理桩土单元刚度、长短桩桩土应力比均在转折点之后呈现反转。桩径的增大通过增大桩端和桩侧受力面积两方面提高了桩体单元刚度及整体刚度,但桩端和桩侧面积分别与桩径的二次方和一次方呈正比例,所以桩径的增大虽然同时增大了长桩和短桩分担荷载,但桩土应力比及长短桩发挥系数反而呈减小的趋势。(3)采用有限差分数值模拟与室内模型试验相结合的研究方法,系统分析了不同复合地基型式下,复合地基整体及桩土单元承载特性及刚度演化规律。其中承载特性通过相同基底应力各组成部分的分担荷载进行分析,刚度则通过相同基底沉降条件下各组成部分的分担荷载进行阐述。复合地基整体部分由单桩复合地基到四桩复合地基,受到加载板尺寸增大以及桩体增多造成的桩桩相互作用造成的影响,削弱了整体刚度。桩体在不同地基型式变化过程中承载特性及刚度表现也有所不同,主要受土体相互作用的不同程度的影响。由单桩桩基过渡到单桩复合地基,土体由被动受力演变为主动承担基底应力,对桩体产生了下拉作用削弱了桩体单元刚度。由单桩复合地基过渡到四桩复合地基,桩体增多导致桩桩相互作用效应增大,并且土体受力面积增大导致相同应力下土体沉降增大,使得桩体受到了额外的附加沉降。在桩土共同影响作用下,四桩复合地基桩体单元刚度小于单桩复合地基。土体单元刚度变化主要受地基尺寸及桩体分担荷载作用的影响。天然地基过渡到单桩复合地基,桩体较土体分担了更多的荷载。但在相同基底沉降条件下,通过刚度分配原则对土体分担荷载与桩体单元刚度之间的关系进行分析,认为土体分担荷载单元刚度受桩体刚度主导,桩体单元刚度较小时,土体分担荷载较大,将基底沉降与土体分担荷载曲线割线斜率视为土体单元刚度,则桩体单元刚度越小,土体单元刚度越大。土体单元由单桩复合地基过渡到四桩复合地基时,桩体置换率未发生改变,土体主要受尺寸效应的影响,由于相同应力条件下,土体面积尺寸越大,土体沉降也越大,所以四桩复合地基中土体单元刚度小于单桩复合地基中土体单元刚度。(4)分别考虑长桩、短桩、土体单元刚度及桩土单元分担荷载受群桩效应影响的不同程度,由单桩复合地基桩土刚度计算四桩复合地基时,长桩、短桩、土体单元刚度修正系数均小于1,且通过试验及数值模拟得出单元刚度修正系数由大到小分别为:长桩桩单元刚度修正系数、短桩桩单元刚度修正系数土体单元刚度修正系数。(5)通过对桩土单元刚度的分析,引入刚度修正系数,给出了改进的基于等沉降准则的刚性长短桩复合地基承载力计算公式。结合工程实例,验证了修正计算公式的可靠性并分析了计算误差的原因和处理方法,在保证精确度基础上,该方法偏于安全。
李风丽[8](2020)在《扩底桩-承台复合疏桩基础竖向承载试验及受力特性研究》文中研究表明复合疏桩基础是以降低基础沉降量为目的,考虑桩-土-承台的相互作用,按控制沉降量为原则来确定所需的用桩数量。目前,复合疏桩基础的设计理论尚不成熟,还须要有大量的理论与试验研究,以及地区经验作为技术支撑。选择何种桩型作为复合疏桩基础最为有利,哪一种桩基形式能更好的发挥减沉目的是减沉理论需要研究的重点问题。扩底桩基础具有承载力高、桩身刚度大、能承受较大竖向荷载、沉降小等优点。基于扩底桩的各种优势,本论文将其应用到减沉理论中,融合两者的特点,这样即可充分利用扩底桩基础的优势,又可以有效发挥其在复合疏桩基础中的主导地位,起到合理控制建筑物沉降的目的。本文以复合疏桩基础理论为研究背景,通过室内模型试验,结合有限元数值模拟分析,初步开展扩底桩-承台基础的竖向承载性能研究。本文的主要研究内容如下:1、通过室内模型试验建立多种分析工况,分别制作由直桩及扩底桩组成的单桩承台、三桩承台、四桩承台、六桩承台,模拟各工况基础在竖向荷载作用下受力变形过程,通过对试验数据进行分析,研究扩底桩-承台基础的竖向承载受力性能及影响规律。2、运用有限元软件模拟多种分析工况,分别建立直桩及扩底桩组成的单桩承台、三桩承台、四桩承台,模拟各工况基础在竖向荷载作用下受力变形过程,通过对数值模拟结果整理分析,研究扩底桩-承台基础的竖向承载受力性能及影响规律。3、总结桩基沉降计算方法及其沉降影响因素。结合具体的工程实例,对扩底群桩的沉降计算方法进行分析研究。本文通过室内模型试验以及数值模拟分析可知:1、对单桩不同工况的受荷变形来说,扩底桩比直桩的桩端沉降小,持力性能高;扩底桩承台基础的承载力比直桩基础的高,扩底桩比直桩更能有效控制基础的沉降量;扩底桩由于有扩大头存在,桩端尺寸比直桩大,因此扩底桩对桩下地基土的压缩影响范围也比直桩更大。2、对群桩承台不同工况的受荷变形过程来说,随着外荷载的增加,扩底桩的承载性能明显优于直桩,扩底桩比直桩具有更多的承载性能安全储备;随着外荷载的增加,桩底土不断压缩密实,扩底桩由于扩大头的存在,较好的分散了桩端的应力,故扩底桩的桩端阻力比直桩略小。
李小娟[9](2020)在《水平荷载下海上风电大直径钢管桩-土相互作用研究》文中进行了进一步梳理随着传统能源领域带来的污染问题日益显着,提高清洁能源的比重,重点发展海上风电项目,是目前能源领域的长期发展目标,在中国乃至世界范围内具有重要的战略性意义。大直径钢管桩基础作为海上风机最主要的基础形式,在海上风电项目中得到广泛的运用。然而,传统的桩基设计方法与理论运用于水平荷载条件下海上风电大直径钢管桩的设计中会存在诸多问题,根本原因在于以往的理论方法和力学模型无法全面地反映大直径桩的桩-土相互作用机理。因此,提出合理桩-土作用力学模型,建立适用于实际工程的各项土抗力计算方法,具有重要的理论意义与实用价值。本文依托国家自然基金项目(51678145)、国家重点研发计划专项项目(2017YFC0703408),基于能量原理的变分法进行编程计算,研究多层土中海上风电大直径钢管桩的桩-土相互作用计算问题;对比现场工程试验、文献案例以及FLAC3D数值模拟结果,验证理论模型在海上风电钢管桩应用的合理性;提出小变形条件下桩周各土抗力的修正计算方法。主要研究内容及结论如下:(1)修正基于能量原理提出了水平荷载作用下大直径柔性钢管桩的桩-土作用力学模型计算方法。首先在原有理论框架基础上,对土体弹性模量的取值方法进行了扩展;改进了土体域位移假设函数,提出了同时考虑竖向荷载与水平荷载的变分法;获得柔性桩桩侧的水平土抗力及桩身附加力矩表达式;将理论计算结果与实测结果及FLAC3D结果吻合较好;理论上证明了小变形条件下竖向荷载及桩内部土芯的存在对桩身水平响应的影响可忽略。(2)修正基于能量法的水平荷载作用下大直径刚性钢管桩的桩-土作用力学模型计算方法。采用Timoshenko梁单元模拟刚性桩和半刚性桩;引入土体域三维位移假设,考虑土层沿深度方向的位移;改进了土体域位移假设函数,提出同时考虑竖向荷载与水平荷载的变分法解法;选取典型刚性沉井基础工程实例,分析沉井水平变位、转角、内力以及井周水平土抗力和附加弯矩,计算结果与实测结果及FLAC3D模拟结果进行对比,验证其正确性;揭示了桩侧土体三维方向位移分布规律;对比了采用刚性梁、Euler-Bernoulli梁及Timoshenko梁的结果,发现Timoshenko梁理论能更好地模拟超大直径深基础的-土相互作用,建议该力学模型适用于长径比大于1.7的圆形深基础。(3)研究了水平受荷大直径柔性钢管桩周土抗力及影响因素。深入分析桩土参数及水平加载位置对柔性桩的水平响应的影响;给出了柔性桩的桩周水平土抗力和桩侧附加力矩表达式,研究了各项土抗力对桩整体水平承载特性的影响比重;结果表明桩侧水平土抗力在总的水平土抗力中占主导因素,其中层间剪切作用的影响可达到总水平土抗力的33%左右;桩侧附加力矩、桩端水平土抗力和桩端力矩的贡献较小。(4)研究了水平受荷大直径刚性钢管桩周各项土抗力及影响因素。分析桩土参数及水平加载位置对刚性桩的水平响应的影响;给出刚性桩水平土抗力、桩侧附加力矩、桩端水平抗力及抵抗力矩的理论表达式,系统性地研究了各项作用力对桩整体水平承载特性的影响比重;表明桩侧水平土抗力在总的土抗力中占主导因素,其中土层层间剪切作用对水平土抗力的影响达到20%左右。(5)得出桩周各项作用力初始刚度的修正表达式,修正了桩-土作用多弹簧力学模型。对以p-y曲线等为代表的地基反力法的初始刚度进行修正,取典型柔性桩和刚性桩的工程实例,验证初始刚度修正公式的合理性;本文也对风机自振频率进行了验算,验证了该模型计算风机整体自振频率的正确性。
万志辉[10](2019)在《大直径后压浆桩承载力提高机理及基于沉降控制的设计方法研究》文中指出后压浆技术是指在钻孔灌注桩中预设压浆管路,成桩后采用压浆泵压入水泥浆液来增强桩侧土和桩端土的强度,从而提高桩基承载力和减少沉降量的一项技术。后压浆技术因其工艺简练、成本低廉与加固效果可靠,已被广泛应用于超高层建筑、大跨径桥梁和高速铁路等基础工程中。当前后压浆的适用对象由中小直径、中短桩发展到大直径、超长桩。然而,大直径桩因研究手段受限,完整的现场实测数据偏少,造成对大直径后压浆桩的加固机理、承载特性及设计方法尚缺乏系统的研究,使其理论研究滞后于工程实践。本文通过理论分析、室内试验、原位试验及数理统计等多种手段对大直径后压浆桩承载力增强机理和变形控制设计方法开展了深入研究。主要工作及研究成果如下:(1)后压浆桩增强效应作用机理。综合考虑压浆对桩端土体的加固与桩端扩大头效应这两方面因素对桩端阻力的增强作用,采用双曲线函数模拟桩端阻力发挥特性,引入了桩端土初始刚度、桩端阻力的增强系数,并在球孔扩张理论的基础上提出了浆泡半径的解析解,为扩大头加固机理提供了理论计算依据;考虑浆液上返对后压浆桩侧摩阻力的增强作用,基于浆液黏度时变性特征建立了浆液上返高度计算模型,给出了参数取值的确定方法及成层土中浆液上返高度的迭代算法,通过工程实例验证了其合理性;基于现场对比试验研究了后压浆对桩基阻力相互作用的影响,并从理论上分析了后压浆对桩基阻力发挥的相互强化作用机理。此外,通过工程实例对后压浆桩侧摩阻力与端阻力的发挥特性进行了深入地分析,验证了后压浆对桩基阻力的增强作用,并分析了预压作用对后压浆桩基阻力的重要影响,进而全面揭示了后压浆桩增强效应作用机制。(2)后压浆钢管桩承载性状模型试验。在硅质砂与钙质砂两种不同的模型地基中开展了静压沉桩方式下钢管桩的竖向受荷和水平受荷试验,研究了竖向和水平荷载作用下桩侧后压浆对两种不同砂土中单桩承载特性的影响规律。结果表明,未压浆单桩在钙质砂中的竖向和水平承载特性要弱于硅质砂,原因在于沉桩过程中钙质砂易造成侧向挤压作用引起的侧摩阻力变化小于颗粒破碎效应带来的负面效应;而压浆后,单桩竖向和水平承载力在两种不同的砂土地基中均得到了大幅提升,且表现出大致相同的承载特性。通过开挖分析压浆单桩浆液加固体的分布情况,揭示了砂土中桩-土-浆液相互作用机理。(3)大直径后压浆灌注桩承载性状原位试验。利用大直径组合压浆与桩侧压浆桩的现场对比试验,揭示了不同压浆类型对大直径桩承载特性的影响规律,并且表明组合压浆桩承载性能明显优于桩侧压浆桩;在使用荷载下大直径超长桩的桩顶沉降约90%来自桩身压缩,在极限荷载下大直径超长桩仍表现为摩擦桩性状,在超长桩设计时应考虑桩身压缩引起的沉降。同时,对珊瑚礁灰岩地层中的3根大直径后压浆桩开展了现场静载试验,并对桩基承载力性状、桩身轴力传递特性及桩基阻力发挥特性进行了深入分析,研究表明后压浆技术可应用于珊瑚礁灰岩地层,并能有效地提高桩基承载力和减小沉降量。最后,结合现场长期静载试验,研究了后压浆桩的长期承载性状以及桩基阻力随时间的变化规律,结果表明后压浆桩承载力存在时间效应,桩端阻力和桩侧摩阻力会随时间增长。(4)组合后压浆加固效果的综合检测方法。通过钻孔取芯试验、标准贯入试验以及电磁波CT试验综合评价了组合后压浆的加固效果。结果显示水泥浆液下渗、上返及横向渗透至地层中形成水泥土加固体,增强了桩侧、桩端土层的强度和刚度;压浆后桩侧土的标贯击数要明显高于压浆前,同时给出了基于压浆前标贯击数预测压浆前、后侧摩阻力的经验方法;电磁波CT技术检测压浆效果是可行的,绘制出各剖面视吸收系数反演图像可以观测到桩体、浆液及土体的空间分布形态,且能确定水泥浆液在桩端、桩侧土体中的扩散范围。(5)大直径后压浆桩承载力计算及压浆参数设计。通过收集的139个工程中716根试桩静载试验资料,对后压浆桩与未压浆桩的有关参数作了统计分析,利用极限承载力总提高系数法提出了大直径后压浆桩承载力经验预估方法;采用以土层为分类的侧摩阻力及端阻力增强系数法建立了适用于不同压浆类型的大直径后压浆桩承载力计算方法;给出了以土层为分类的桩侧、桩端压浆量经验系数的取值范围,提出了适用于不同压浆类型的大直径桩压浆量估算方法。通过大量的实测数据验证了后压浆桩承载力与压浆量计算公式的适用性,研究成果纳入了中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(2017修订版)及工程建设行业标准《公路桥梁灌注桩后压浆技术规程》(T/CECS G:D67-01-2018)。(6)大直径后压浆桩沉降计算方法。提出了两种不同的后压浆单桩沉降计算方法:第一种,在未经压浆的大直径桩基础沉降计算方法的基础上引入了后压浆沉降影响系数,基于统计分析给出了后压浆沉降影响系数的建议取值范围,提出了一种适用于不同土层的大直径后压浆桩沉降计算经验预估方法;第二种,在荷载传递法的基础上,采用双曲线函数的荷载传递模型,在考虑浆泡半径和桩身水泥结石体厚度的基础上建立了后压浆桩荷载沉降关系的计算方法。最后通过工程实例验证了两种设计方法的合理性。
二、粘土中桩侧摩阻力研究(英文)(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、粘土中桩侧摩阻力研究(英文)(论文提纲范文)
(1)湿陷与膨胀地基中基桩竖向承载特性及新型套管桩技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 黄土、膨胀土相似材料研究 |
1.2.2 膨胀土胀缩特性研究 |
1.2.3 膨胀土地基处理方法研究 |
1.2.4 湿陷性黄土地基处理方法研究 |
1.2.5 基桩承载性状研究 |
1.2.6 湿陷性黄土中基桩负摩阻力研究 |
1.2.7 基桩负摩阻力减小(消除)措施研究 |
1.3 研究内容及方法 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究方法 |
1.3.3 创新点 |
1.3.4 技术路线 |
2 模型试验相似材料试验研究 |
2.1 人工制备膨胀土相似材料试验研究 |
2.1.1 概述 |
2.1.2 试验概况 |
2.1.3 配合比对人工制备膨胀土膨胀特性的影响分析 |
2.1.4 初始干密度和含水率对人工制备膨胀土应变的影响 |
2.1.5 相似材料膨胀性影响因素正交试验 |
2.1.6 相似材料膨胀变形与垂直压力的关系 |
2.2 湿陷性黄土相似材料试验研究 |
2.2.1 概述 |
2.2.2 材料选取与试样制备 |
2.2.3 湿陷性黄土相似材料物理力学性质分析 |
2.2.4 湿陷性黄土相似材料湿陷性分析 |
2.3 本章小结 |
3 膨胀地基中桩的竖向承载特性及新型套管桩技术试验研究 |
3.1 工程背景 |
3.2 试验概况 |
3.2.1 试验设计 |
3.2.2 试验过程 |
3.3 试验结果分析 |
3.3.1 浸水前基桩承载特性分析 |
3.3.2 浸水后桩土体系变形分析 |
3.3.3 浸水饱和状态下基桩承载特性分析 |
3.4 考虑膨胀土膨胀特性的单桩荷载传递分析 |
3.5 本章小结 |
4 湿陷性土中基桩竖向承载特性与负摩阻力计算方法研究 |
4.1 概述 |
4.2 试验设计 |
4.3 试验结果分析 |
4.3.1 正常受力状态下基桩承载特性分析 |
4.3.2 土体湿陷变形分析 |
4.3.3 浸水状态下基桩荷载传递特征 |
4.4 湿陷性土中基桩负摩阻力的三角形分布计算方法研究 |
4.4.1 负摩阻力计算模型 |
4.4.2 三角形分布模式下拉荷载计算 |
4.5 本章小结 |
5 湿陷性土地基中新型套管桩试验研究 |
5.1 概述 |
5.2 试验概况 |
5.2.1 试验设计 |
5.2.2 试验过程 |
5.3 试验结果分析 |
5.3.1 正常受力状态下基桩承载特性分析 |
5.3.2 土体湿陷变形分析 |
5.3.3 浸水状态下基桩荷载传递特征 |
5.3.4 最不利条件下基桩承载力对比分析 |
5.3.5 算例分析 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(2)滨海吹填围垦区堆载作用下桩基承载特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景及研究意义 |
1.2.1 吹填围垦工程特性 |
1.2.2 滨海围垦滩涂现状 |
1.2.3 堆载引起桩基工程危害问题 |
1.2.4 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 堆载下软黏土变形特性研究现状 |
1.3.2 对称堆载下桩基负摩阻力研究现状 |
1.3.3 非对称堆载作用下被动桩研究现状 |
1.4 堆载对桩基影响现状分析评价 |
1.5 主要研究内容及技术路线 |
第二章 滨海软黏土蠕变特性及沉降规律 |
2.1 滨海典型软黏土固结蠕变特性试验研究 |
2.1.1 温州地区典型软黏土固结蠕变特性试验分析 |
2.1.2 杭州湾滩涂区典型黏性土固结蠕变特性试验分析 |
2.2 软黏土蠕变模型及参数辨识 |
2.2.1 经典元件模型 |
2.2.2 经验模型 |
2.2.3 分数阶蠕变模型 |
2.2.4 流变模型对比分析 |
2.3 堆载作用下基于Mesri蠕变模型土体沉降预测方法 |
2.3.1 堆载作用下附加应力计算 |
2.3.2 基于Mesri蠕变模型地基沉降计算方法 |
2.3.3 局部堆载沉降预测实例分析 |
2.3.4 条形路堤堆载沉降预测实例分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 对称堆载下桩-土相互作用机理及现场试验 |
3.1 对称堆载下桩基负摩阻力产生机理 |
3.2 土体竖向位移作用下桩-土极限负摩阻力计算方法 |
3.3 堆载作用下负摩阻力影响深度研究 |
3.3.1 常用计算方法 |
3.3.2 附加应力估算法 |
3.3.3 工程实例分析 |
3.4 基于三折线荷载传递函数的负摩阻力解析解 |
3.4.1 桩周土和桩端土处于弹性阶段 |
3.4.2 桩周土部分进入硬化阶段和桩端土处于弹性阶段 |
3.4.3 桩周和桩端分别处于部分塑性阶段和弹性阶段 |
3.4.4 桩周土部分进入塑性阶段和桩端土处于塑性硬化阶段 |
3.4.5 桩周和桩端处于塑性硬化阶段 |
3.4.6 桩周土进入完全塑性阶段和桩端土进入塑性硬化阶段 |
3.4.7 工程算例分析 |
3.5 基于位移控制双曲线荷载传递函数的负摩阻力数值解 |
3.5.1 土体固结沉降计算方法 |
3.5.2 桩侧摩阻力双曲线传递模型 |
3.5.3 桩端阻力传递模型 |
3.5.4 计算模型的求解 |
3.5.5 算例分析 |
3.6 基于Mesri蠕变模型桩基负摩阻力数值解 |
3.6.1 任意时刻土体沉降计算方法 |
3.6.2 考虑蠕变效应桩基负摩阻力计算模型分析 |
3.7 对称堆载下单桩负摩阻力现场试验及分析 |
3.7.1 试验概述及土层参数 |
3.7.2 静载试验结果分析 |
3.7.3 对称堆载下单桩负摩阻力发展机理现场试验分析 |
3.8 考虑固结及蠕变效应桩基负摩阻力计算分析 |
3.8.1 不同附加应力比影响深度计算分析 |
3.8.2 实测结果对比分析 |
3.8.3 不同固结度影响分析 |
3.8.4 不同桩顶荷载影响分析 |
3.8.5 桩顶荷载和堆载施加次序影响分析 |
3.8.6 桩身刚度影响分析 |
3.8.7 堆载尺寸影响分析 |
3.8.8 蠕变参数影响分析 |
3.9 本章小结 |
第四章 非对称堆载下桩-土相互作用机理及现场试验 |
4.1 基于土压力法被动桩两阶段分析 |
4.1.1 基于土压力法被动桩计算模型 |
4.1.2 被动桩桩侧土压力分布模式 |
4.1.3 堆载下水平附加应力计算方法 |
4.1.4 土体侧向位移作用下桩-土极限抗力计算方法 |
4.1.5 考虑时间效应水平附加应力计算方法 |
4.1.6 被动桩主动侧桩土相互作用计算模型 |
4.1.7 土压力法被动桩桩身响应求解 |
4.1.8 算例分析 |
4.2 非对称堆载作用下被动桩安全距离研究 |
4.2.1 堆载下影响距离范围分析 |
4.2.2 基于变形安全控制影响距离 |
4.3 非对称堆载对临近单桩影响现场试验 |
4.3.1 试验方案及监测元件布置 |
4.3.2 桩身和土体侧向变形实测结果分析 |
4.3.3 桩侧土压力实测结果分析 |
4.3.4 桩身应力实测结果分析 |
4.4 非对称堆载对临近排桩影响现场试验 |
4.4.1 试验概述及土层参数 |
4.4.2 静载试验结果分析 |
4.4.3 非对称堆载试验结果分析 |
4.4.4 侧向堆载下被动排桩桩身被动荷载影响因素分析 |
4.4.5 侧向堆载下被动桩负摩阻力影响分析 |
4.5 考虑时间效应非对称堆载对临近被动桩影响理论分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 本文主要创新性成果 |
5.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(3)饱和软土中钢管单桩连续贯入的混合网格有限元分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 管桩类型以及贯入方式的比较 |
1.2.2 管桩连续贯入作用机理研究现状 |
1.2.3 基于总应力分析的大变形连续贯入有限元解决方法 |
1.2.4 基于有效应力分析的大变形连续贯入有限元解决方法 |
1.2.5 研究现状小结 |
1.3 研究内容及思路 |
1.4 主要创新点 |
第二章 基于混合网格的饱和土大变形连续贯入有限元方法 |
2.1 引言 |
2.2 饱和土中大变形连续贯入有限元分析方法 |
2.2.1 大变形连续贯入有限元模拟的基本模型和整体思路 |
2.2.2 混合Lagrangian-ALE大变形有限元算法 |
2.2.3 饱和土中水土耦合分析方法 |
2.2.4 混合网格界面处土体应力连续性的实现 |
2.2.5 桩-土界面接触算法 |
2.2.6 土体的应力-应变关系 |
2.3 软土中钢管桩静压贯入有限元模拟的实现 |
2.3.1 钢管桩静压贯入工程案例介绍 |
2.3.2 钢管桩静压贯入数值模型的建立 |
2.3.3 有限元模型中静压桩加载方式的选择 |
2.3.4 钢管桩静压贯入有限元模型的有效性验证 |
2.4 软土中钢管桩锤击贯入有限元模拟的实现 |
2.4.1 钢管桩锤击贯入工程案例介绍 |
2.4.2 钢管桩锤击贯入数值模型的建立 |
2.4.3 有限元模型中锤击桩加载方式的选择 |
2.4.4 钢管桩锤击贯入有限元模型的有效性验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 闭口钢管桩静压贯入对饱和软土的作用分析 |
3.1 引言 |
3.2 闭口钢管桩静压贯入数值模型的建立 |
3.3 闭口钢管桩静压贯入引起的土体变形响应 |
3.3.1 闭口钢管桩半径的影响 |
3.3.2 闭口钢管桩入土深度的影响 |
3.3.3 土体不排水抗剪强度的影响 |
3.3.4 土体弹性模量的影响 |
3.3.5 土体超固结比的影响 |
3.4 闭口钢管桩静压贯入引起的土体超孔隙水压力响应 |
3.4.1 闭口钢管桩半径的影响 |
3.4.2 闭口钢管桩入土深度的影响 |
3.4.3 土体不排水抗剪强度的影响 |
3.4.4 土体弹性模量的影响 |
3.4.5 土体超固结比的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 开口钢管桩静压贯入对饱和软土的作用分析 |
4.1 引言 |
4.2 常规直径开口钢管桩静压贯入数值模型的建立 |
4.3 开口钢管桩静压贯入引起的土体变形响应 |
4.3.1 开口钢管桩半径的影响 |
4.3.2 开口钢管桩入土深度的影响 |
4.3.3 土体不排水抗剪强度的影响 |
4.3.4 土体弹性模量的影响 |
4.3.5 土体超固结比的影响 |
4.4 开口钢管桩静压贯入引起的土体超孔隙水压力响应 |
4.4.1 开口钢管桩半径的影响 |
4.4.2 开口钢管桩入土深度的影响 |
4.4.3 土体不排水抗剪强度的影响 |
4.4.4 土体弹性模量的影响 |
4.4.5 土体超固结比的影响 |
4.5 本章小结 |
第五章 超大直径开口钢管桩连续贯入对饱和软土的作用分析 |
5.1 引言 |
5.2 超大直径开口钢管桩连续贯入有限元模型的建立 |
5.3 超大直径开口钢管桩静压贯入对饱和软土的作用分析 |
5.3.1 超大直径开口钢管桩半径的影响 |
5.3.2 超大直径开口钢管桩入土深度的影响 |
5.3.3 土体不排水抗剪强度的影响 |
5.3.4 土体弹性模量的影响 |
5.3.5 土体超固结比的影响 |
5.4 超大直径开口钢管桩锤击贯入对饱和软土的作用分析 |
5.4.1 开口钢管桩半径的影响 |
5.4.2 锤击次数的影响 |
5.4.3 锤击荷载的影响 |
5.4.4 土体不排水抗剪强度的影响 |
5.4.5 土体弹性模量的影响 |
5.4.6 土体超固结比的影响 |
5.5 本章小结 |
第六章 钢管桩连续贯入作用机理讨论和评估方法研究 |
6.1 引言 |
6.2 不同桩端形式钢管桩连续贯入作用的比较研究 |
6.2.1 常规直径开口与闭口钢管桩静压贯入作用比较 |
6.2.2 超大直径开口与闭口钢管桩连续贯入作用比较 |
6.2.3 钢管桩连续贯入作用机理讨论 |
6.3 闭口钢管桩静压贯入引起的土体超孔隙水压力评估方法 |
6.3.1 评估桩周土体超孔隙水压力沿深度分布的简化模型 |
6.3.2 简化模型相关系数的参数分析 |
6.3.3 桩周土体超孔隙水压力预测公式的提出 |
6.4 开口钢管桩静压贯入引起的土体超孔压最大值的估算方法 |
6.4.1 土体超孔压最大值的影响参数分析 |
6.4.2 土体超孔压最大值的预测公式 |
6.5 钢管桩静压贯入引起的土体超孔隙水压力评估方法的应用 |
6.6 本章小结 |
第七章 考虑连续贯入的土体固结与桩基承载力时效的相关性研究 |
7.1 引言 |
7.2 桩基承载力时间效应的机理分析 |
7.3 桩周土体固结效应的机理分析 |
7.4 桩周土体固结效应的影响因素分析 |
7.4.1 土体渗透系数的影响 |
7.4.2 土体不排水抗剪强度的影响 |
7.4.3 土体弹性模量的影响 |
7.4.4 土体超固结比的影响 |
7.5 基于固结效应的桩侧承载力时效分析 |
7.6 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读博士学位期间主要科研成果 |
(4)复杂环境下桥梁基础长期承载性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究意义和目的 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 桩基长期承载监测 |
1.2.2 固结土体中桩基础承载研究 |
1.2.3 软土蠕变模型与桩基长期承载理论研究 |
1.3 目前存在的问题 |
1.4 本文研究内容 |
1.5 研究技术路线 |
1.6 主要创新点 |
第2章 考虑土体非达西固结单桩承载时变效应理论研究 |
2.1 基于非达西定律的固结计算 |
2.1.1 非达西定律下非线性固结控制方程推导 |
2.1.2 成层地基土中固结偏微分方程数值解答 |
2.1.3 土体大变形非线性固结沉降计算 |
2.1.4 有效应力和平均固结度计算 |
2.2 荷载传递法 |
2.2.1 桩侧剪切函数 |
2.2.2 桩土界面单位极限侧阻力 |
2.2.3 桩身轴力位移平衡方程 |
2.2.4 桩侧摩阻力平衡方程 |
2.2.5 桩端边界条件 |
2.2.6 成层土中单桩竖向荷载效应计算方法 |
2.3 离心机试验验证 |
2.3.1 试验参数 |
2.3.2 固结过程中土体参数变化 |
2.3.3 固结过程中摩擦桩与端承桩下拉荷载变化 |
2.4 桩周土非达西流动固结参数影响分析 |
2.4.1 水力梯度与流动定律的关系 |
2.4.2 非达西固结指数n对桩土固结的影响 |
2.4.3 启动压力梯度对桩土固结的影响 |
2.4.4 排水条件对桩土固结的影响 |
2.5 考虑桩端固结对竖向承载性状的影响 |
2.6 本章小结 |
第3章 考虑蠕变效应桩基负摩阻力与沉降特性研究 |
3.1 淤泥原状土样三轴排水剪切试验 |
3.1.1 现场取土与试样制备 |
3.1.2 三轴固结排水剪切试验过程 |
3.1.3 三轴试验结果 |
3.2 淤泥原状土三轴排水蠕变试验 |
3.2.1 蠕变机理 |
3.2.2 蠕变试验加载水平的确定 |
3.2.3 试验结果 |
3.3 蠕变试验模型拟合 |
3.3.1 双参数对数经验蠕变模型 |
3.3.2 三参数对数经验蠕变模型 |
3.3.3 修正Mesri蠕变模型 |
3.3.4 Merchant元件蠕变模型 |
3.3.5 Burgers元件蠕变模型 |
3.4 典型蠕变模型预测差异对比 |
3.5 桩周土体蠕变沉降计算方法 |
3.5.1 土体应变偏应力方向插值 |
3.5.2 土体应变围压方向插值 |
3.6 蠕变土体中桩基长期承载影响因素分析 |
3.6.1 堆载数值大小的影响 |
3.6.2 桩侧土层厚度的影响 |
3.6.3 桩端与桩侧土压缩模量比的影响 |
3.6.4 桩顶竖向荷载的影响 |
3.7 本章小结 |
第4章 软土固结蠕变耦合作用下单桩长期承载计算 |
4.1 基于非达西渗流定律的固结蠕变耦合作用研究 |
4.1.1 土体小应变耦合方程推导 |
4.1.2 土体大应变耦合方程推导 |
4.2 单层地基土考虑固结蠕变耦合特性分析 |
4.2.1 小应变与大应变计算对比 |
4.2.2 固结参数对耦合计算的影响 |
4.2.3 蠕变参数对耦合计算的影响 |
4.3 固结蠕变耦合土体中桩基承载特性影响因素分析 |
4.3.1 有限元计算模型对比 |
4.3.2 平均固结度对桩基下拉荷载的影响 |
4.3.3 土体固结参数对桩基下拉荷载影响 |
4.3.4 土体蠕变参数对桩身下拉荷载影响 |
4.3.5 堆载大小对下拉荷载的影响 |
4.4 成层地基土考虑固结蠕变耦合作用计算分析 |
4.4.1 成层地基土耦合计算验证 |
4.4.2 成层地基土上下层参数的相互影响 |
4.4.3 成层地基土中桩基承载影响因素分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 桥梁桩基长期承载现场试验研究 |
5.1 试验工程概述 |
5.2 原位试验方案 |
5.2.1 堆载方案的确定 |
5.2.2 光纤布拉格光栅(FBG)感测原理 |
5.2.3 沉降监测 |
5.2.4 试验桩桩身应力应变的测定 |
5.2.5 试验桩桩周土孔隙水压力测定 |
5.3 长期监测结果及分析 |
5.3.1 试验桩桩侧土体分层沉降分析 |
5.3.2 试验桩桩侧土孔隙水压分析 |
5.3.3 试验桩桩身受力分析 |
5.3.4 试验桩压缩量分析 |
5.3.5 工程桩桩身沉降分析 |
5.4 超长单桩受力对比分析 |
5.4.1 单桩桩周土体沉降对比 |
5.4.2 桩身下拉荷载对比 |
5.5 考虑时间效应不同计算方法结果对比 |
5.5.1 土体地表沉降 |
5.5.2 桩身下拉荷载 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(5)筋箍碎石桩桩土界面摩擦特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 概述 |
1.1.1 复合地基概述 |
1.1.2 碎石桩复合地基概述 |
1.1.3 筋箍碎石桩复合地基概述 |
1.2 筋箍碎石桩的应用现状 |
1.3 筋箍碎石桩复合地基的研究现状 |
1.3.1 试验研究现状 |
1.3.2 理论研究现状 |
1.3.3 数值分析研究现状 |
1.4 结构-土界面摩擦特性研究现状 |
1.5 筋-土界面摩擦特性研究现状 |
1.6 本文研究的主要内容 |
第2章 筋箍碎石桩桩土界面室内直剪试验 |
2.1 概述 |
2.2 试验目的与方法 |
2.3 试验仪器 |
2.3.1 仪器功能简介 |
2.3.2 仪器参数介绍 |
2.3.3 仪器的主要优点 |
2.4 试验方案设计 |
2.5 试验材料与试验过程 |
2.5.1 试验材料准备 |
2.5.2 大剪试样制备 |
2.5.3 试样剪切和数据处理 |
2.6 本章小结 |
第3章 筋箍碎石桩桩土界面直剪试验结果分析 |
3.1 概述 |
3.2 桩土界面抗剪强度特性分析 |
3.2.1 软土含水量的影响 |
3.2.2 碎石料相对密实度的影响 |
3.2.3 土工格栅的影响 |
3.3 桩-土界面摩擦特性分析 |
3.3.1 软土含水量的影响 |
3.3.2 碎石料相对密实度的影响 |
3.3.3 土工格栅的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 筋箍碎石桩桩土界面颗粒流数值模拟研究 |
4.1 概述 |
4.2 离散元的基本原理和特点 |
4.2.1 基本原理 |
4.2.2 基本特点 |
4.3 数值模型的建立和参数标定 |
4.3.1 接触模型 |
4.3.2 碎石料的离散元模拟 |
4.3.3 土工格栅的离散元模拟 |
4.3.4 软土的离散元模拟 |
4.3.5 数值模型的边界、荷载与伺服实现 |
4.4 离散元数值模型整体验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 筋箍碎石桩桩土界面摩擦特性颗粒流数值分析 |
5.1 概述 |
5.2 碎石的微观应力与变形分析 |
5.2.1 碎石颗粒形状的影响 |
5.2.2 碎石料相对密实度对土-石界面摩擦特性的影响 |
5.3 软土的微观应力与变形分析 |
5.3.1 软土颗粒粘结模量的影响 |
5.3.2 软土颗粒粘结强度的影响 |
5.3.3 软土颗粒摩擦角的影响 |
5.4 土工格栅的微观受力与变形分析 |
5.4.1 土工格栅抗拉刚度的影响 |
5.4.2 粒孔比的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 筋箍碎石桩复合地基离散-连续耦合数值分析 |
6.1 概述 |
6.2 离散-连续耦合数值模型的建立 |
6.2.1 耦合数值模型的数据交互原理 |
6.2.2 耦合数值模型的建立步骤 |
6.3 单桩静载试验分析及模型验证 |
6.4 桩体径向鼓胀应力分析 |
6.5 桩体径向鼓胀变形分析 |
6.6 桩侧摩阻力分析 |
6.7 竖向荷载传递规律分析 |
6.8 本章小结 |
第7章 工程实例分析 |
7.1 概述 |
7.2 工程概况及处治方案 |
7.2.1 工程概况 |
7.2.2 设计标准 |
7.2.3 处治方案 |
7.3 筋箍碎石桩复合地基静载试验分析 |
7.3.1 静载试验步骤 |
7.3.2 静载试验结果分析 |
7.4 承载力计算 |
7.5 沉降计算 |
7.6 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
(6)海上风电大直径开口钢管桩锤击贯入过程研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 海上风电桩基础型式 |
1.2 海上开口钢管桩安装方法 |
1.3 海上钢管桩锤击贯入过程的研究现状 |
1.4 目前研究存在的问题 |
1.5 本文的研究内容与技术路线 |
第二章 饱和土修正剑桥模型与桩土接触特性 |
2.1 土的弹塑性本构 |
2.2 饱和土的修正剑桥模型 |
2.3 编译MCC模型 |
2.4 桩土接触库伦摩擦 |
2.5 编译摩擦本构 |
2.6 本章小结 |
第三章 锤击荷载下开口桩-土相互作用特性 |
3.1 开口桩内土的位移状态 |
3.2 开口桩-桩内土的受力特性 |
3.3 开口桩内土的位移演化规律 |
3.4 开口桩的位移发展规律 |
3.5 算例分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 大直径开口钢管桩锤击贯入过程大变形数值仿真研究 |
4.1 桩顶锤击荷载 |
4.2 打桩预测公式 |
4.3 ABAQUS的土动力学分析 |
4.4 锤击安装仿真模型 |
4.5 锤击贯入仿真验证模型 |
4.6 锤击贯入过程的桩土相互作用 |
4.7 锤击贯入过程桩周土的孔压 |
4.8 锤击荷载下桩及桩内土的位移 |
4.9 本章小结 |
第五章 锤击贯入大直径开口钢管桩安装效应研究 |
5.1 桩周土孔压分布与消散规律 |
5.2 桩的安装效应 |
5.3 验证FEM模型 |
5.4 大直径开口钢管桩的安装效应 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(7)刚性长短桩复合地基传力机制及设计理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 长短桩复合地基研究现状 |
1.2.2 桩桩相互作用研究现状 |
1.3 研究内容与方法 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 主要创新点 |
2 褥垫层传力机制的有限差分-离散元模拟研究 |
2.1 引言 |
2.2 分析方法 |
2.2.1 Flac3D软件介绍 |
2.2.2 PFC软件介绍 |
2.2.3 离散元-有限差分数值模拟方法的实现 |
2.3 建立数值分析模型 |
2.3.1 颗粒流细观参数标定 |
2.3.2 计算模型建立 |
2.4 长短桩复合地基宏-细观传力机制分析 |
2.4.1 褥垫层位移结果分析 |
2.4.2 力链结果分析 |
2.4.3 土压力系数结果分析 |
2.5 本章小结 |
3 桩土协同工作机制的室内模型试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验方案设计 |
3.2.1 试验目的 |
3.2.2 试验分组 |
3.3 试验设计 |
3.3.1 模型箱设计 |
3.3.2 模型桩设计 |
3.3.3 承压板设计 |
3.3.4 试验用土 |
3.3.5 加载方案 |
3.3.6 试验测量元件的选取 |
3.4 室内模型试验数据对比分析 |
3.4.1 单桩复合地基 |
3.4.2 四桩复合地基 |
3.4.3 单桩-四桩复合地基桩土相互作用机制对比分析研究 |
3.5 本章小结 |
4 考虑桩土相互作用的长短桩复合地基计算模型 |
4.1 引言 |
4.2 计算假定及基本计算单元的建立 |
4.2.1 MAPLE软件概述 |
4.2.2 计算假定 |
4.2.3 基本计算单元 |
4.3 桩土相互作用计算模型 |
4.3.1 桩土相互作用计算模型及参数选取 |
4.3.2 长桩-土-短桩相互作用计算模型的建立及求解 |
4.3.3 连续性条件与边界条件的联立及求解 |
4.3.4 褥垫层的基本理论及计算方法 |
4.3.5 循环算法的实现 |
4.3.6 整体计算流程 |
4.4 算例验证及分析 |
4.4.1算例1 |
4.4.2算例2 |
4.4.3算例3 |
4.5 长短桩复合地基变参数研究 |
4.5.1 长短桩桩长 |
4.5.2 褥垫层厚度 |
4.5.3 桩端持力层 |
4.5.4 桩径 |
4.6 本章小结 |
5 桩长影响的刚性长短桩复合地基有限差分数值模拟 |
5.1 引言 |
5.2 刚性长短桩复合地基计算模型建立 |
5.2.1 模型建立 |
5.2.2 参数确定 |
5.3 基于桩长变化的刚性桩复合地基传力机制分析 |
5.3.1 实例验证及基本承载特性分析 |
5.3.2 短桩单元刚度变化 |
5.3.3 长桩单元刚度变化 |
5.3.4 土体单元刚度变化 |
5.3.5 基于相互作用的复合地基桩土性状随地基型式演化规律分析 |
5.4 基于刚度折减的复合地基承载力计算方法 |
5.4.1 基于等沉降准则的长短桩复合地基设计理论 |
5.4.2 现场实例工程概况及工程地质情况 |
5.4.3 静载荷试验试验结果 |
5.4.4 长短桩复合地基设计计算方法及对比研究 |
5.5 本章小结 |
6 主要结论与建议 |
6.1 主要结论 |
6.2 后续研究建议 |
参考文献 |
附录1 :MAPLE编程源代码 |
致谢 |
个人简历 |
在校期间学术论文与研究成果 |
(8)扩底桩-承台复合疏桩基础竖向承载试验及受力特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 概述 |
1.2 疏桩减沉机理的研究与发展动态 |
1.2.1 疏桩减沉机理方面的研究现状 |
1.2.2 疏桩减沉机理的试验研究现状 |
1.2.3 疏桩减沉机理的数值分析研究现状 |
1.3 桩基承台的研究与发展动态 |
1.3.1 桩基承台的研究现状 |
1.3.2 桩基承台的试验研究现状 |
1.3.3 桩基承台数值分析研究现状 |
1.4 本文主要研究内容及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 桩基-承台基础竖向承载性能的室内模型试验研究 |
2.1 概述 |
2.2 模型试验基本理论 |
2.2.1 相似理论 |
2.2.2 相似准则 |
2.2.3 试验相似比设计 |
2.3 试验方案 |
2.3.1 模型箱及加载装置 |
2.3.2 模型桩的制作与布置 |
2.3.3 承台的制作 |
2.3.4 地基土及相关参数确定 |
2.3.5 荷载模拟及加载方案 |
2.3.6 数据采集系统 |
2.4 试验数据处理与分析 |
2.4.1 桩顶位移 |
2.4.2 桩底端阻力的分析 |
2.4.3 桩下地基土应力的分析 |
2.4.4 承台下土压力的分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 桩基-承台基础竖向承载性状的数值分析 |
3.1 引言 |
3.2 有限元简介 |
3.2.1 Abaqus简介 |
3.2.2 Abaqus在岩土中的应用 |
3.3 本构关系 |
3.3.1 土体本构模型 |
3.3.2 混凝土的本构模型 |
3.4 有限元模型建立 |
3.4.1 基本假定 |
3.4.2 建模的基本参数 |
3.4.3 相互作用的设置 |
3.4.4 边界条件及网格划分 |
3.5 试验与模拟结果对比验证分析 |
3.6 不同类型桩基承台对比分析 |
3.6.1 桩顶位移 |
3.6.2 桩下地基土压力 |
3.6.3 桩身轴力 |
3.6.4 承台底土压力 |
3.6.5 桩端土压力 |
3.7 本章小结 |
第四章 群桩基础沉降计算方法讨论及工程实例分析 |
4.1 群桩沉降计算方法 |
4.1.1 常规等代实体深基础法 |
4.1.2 建筑桩基规范法 |
4.1.3 经验近似公式 |
4.1.4 沉降计算原则与简化 |
4.1.5 目前复合沉降计算存在问题 |
4.2 复合桩基中基桩工作性状 |
4.2.1 桩侧摩阻力的工作性状 |
4.2.2 桩端阻力随沉降的发挥性状 |
4.3 群桩沉降控制理论 |
4.3.1 沉降控制原则 |
4.3.2 实用比例原则 |
4.4 复合桩基计算实例 |
4.4.1 工程地质资料 |
4.4.2 计算所用承台概况 |
4.4.3 对比计算分析 |
4.5 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 攻读学位期间学术成果目录 |
(9)水平荷载下海上风电大直径钢管桩-土相互作用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 桩的刚柔性定义 |
1.2.2 水平受荷柔性桩-土作用研究现状 |
1.2.3 水平受荷刚性桩-土作用研究现状 |
1.3 目前研究存在的问题 |
1.4 本文的研究内容与技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 基于能量原理的水平受荷柔性桩计算方法研究 |
2.1 引言 |
2.2 理论背景介绍 |
2.2.1 力学假设 |
2.2.2 求解方法 |
2.3 基于能量原理方法的改进 |
2.3.1 土体弹性模量取值的改进 |
2.3.2 考虑桩内土芯作用 |
2.3.3 考虑桩顶竖向荷载 |
2.3.4 柔性桩的土抗力表达式 |
2.4 案例验证 |
2.4.1 水平受荷柔性桩算例验证 |
2.4.2 竖向荷载作用下的算例验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于能量原理的水平受荷刚性桩计算方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 理论背景介绍 |
3.2.1 力学假定 |
3.2.2 求解方法 |
3.3 基于能量原理方法的改进 |
3.3.1 土域位移衰减函数的改进 |
3.3.2 考虑桩内土芯作用 |
3.3.3 考虑桩顶竖向荷载 |
3.3.4 刚性桩的土抗力表达式 |
3.3.5 三种梁理论计算方法对比 |
3.4 案例验证 |
3.4.1 水平受荷刚性桩案例验证 |
3.4.2 竖向荷载作用下的算例验证 |
3.5 土体位移场假设的合理性验证 |
3.5.1 与FLAC~(3D)结果的对比 |
3.5.2 与实测结果的对比 |
3.6 Timoshenko梁适用范围研究 |
3.7 本章小结 |
第四章 海上风电钢管桩-土相互作用影响因素分析 |
4.1 引言 |
4.2 柔性桩的水平响应影响因素分析 |
4.2.1 桩身参数影响 |
4.2.2 土体参数影响 |
4.2.3 加载位置的影响 |
4.3 柔性桩的各项土抗力的影响分析 |
4.3.1 水平土抗力影响因素分析 |
4.3.2 桩侧附加力矩影响因素分析 |
4.4 刚性桩的水平响应影响因素分析 |
4.4.1 桩身参数影响 |
4.4.2 土体参数影响 |
4.4.3 加载位置的影响 |
4.5 刚性桩的各项土抗力影响因素分析 |
4.5.1 水平土抗力影响因素分析 |
4.5.2 桩侧附加力矩影响因素分析 |
4.5.3 桩端剪力影响因素分析 |
4.5.4 桩端抵抗力矩影响因素分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 海上风电钢管桩周土抗力初始刚度研究 |
5.1 引言 |
5.2 柔性桩的土抗力初始刚度修正公式 |
5.2.1 水平土抗力初始刚度修正 |
5.2.2 附加抵抗力矩初始刚度修正 |
5.3 刚性桩的土抗力初始刚度修正公式 |
5.3.1 水平土抗力初始刚度修正 |
5.3.2 附加抵抗力矩初始刚度修正 |
5.3.3 桩底作用力初始刚度表达式修正 |
5.4 初始刚度修正公式的运用 |
5.4.1 p-y曲线初始刚度的修正 |
5.4.2 考虑桩-土作用的风机自振频率计算 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 本文的主要创新点 |
6.3 建议与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 水平受荷柔性桩的变分法推导 |
A.1 虚功原理与最小能量法的计算 |
A.2 桩身变形的解法 |
A.3 土体位移的解法 |
附录 B 水平受荷刚性桩变分法推导 |
B.1 虚功原理与最小能量法的计算 |
B.2 桩身变形的解法 |
B.3 土体位移的解法 |
作者简介 |
(10)大直径后压浆桩承载力提高机理及基于沉降控制的设计方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 桩基后压浆工艺的研究现状 |
1.2.2 后压浆提高桩基承载力机理的研究现状 |
1.2.3 后压浆桩承载性状的研究现状 |
1.2.4 沉降控制的桩基设计研究现状 |
1.3 目前研究存在的问题 |
1.4 本文的研究内容与技术路线 |
第二章 后压浆桩承载力增强作用机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 后压浆对桩端阻力的增强作用研究 |
2.2.1 桩端压浆提高承载力的作用 |
2.2.2 压浆对桩端阻力的提高 |
2.2.3 压浆形成的桩端扩大头 |
2.3 后压浆对桩侧摩阻力的增强作用研究 |
2.3.1 桩侧压浆提高承载力的作用 |
2.3.2 浆液上返高度理论推导 |
2.3.3 模型参数的确定及成层土中浆液上返的迭代计算 |
2.3.4 计算实例 |
2.4 后压浆对桩基阻力的相互作用影响研究 |
2.4.1 后压浆对桩基阻力相互影响的试验分析 |
2.4.2 后压浆对桩基阻力相互作用的机理分析 |
2.5 工程实例验证与分析 |
2.5.1 后压浆对桩基阻力的增强作用 |
2.5.2 后压浆的预压作用 |
2.6 本章小结 |
第三章 后压浆单桩承载性状模型试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 单桩模型试验方案设计 |
3.2.1 模型试验设计原则 |
3.2.2 试验方案 |
3.2.3 试验模型制备 |
3.2.4 沉桩试验及压浆装置 |
3.2.5 加载方法和数据采集 |
3.3 试验过程及现象分析 |
3.3.1 反压荷载下土压力变化情况 |
3.3.2 沉桩试验结果分析 |
3.3.3 压浆试验分析 |
3.4 单桩竖向承载力模型试验结果分析 |
3.4.1 荷载-沉降关系 |
3.4.2 桩身轴力传递特性 |
3.4.3 桩侧摩阻力发挥特性 |
3.4.4 桩端阻力发挥特性 |
3.5 单桩水平承载力模型试验结果分析 |
3.5.1 水平力与位移及梯度关系分析 |
3.5.2 桩周土体m值曲线 |
3.5.3 桩身弯矩分布特征 |
3.5.4 桩身侧向位移曲线 |
3.5.5 桩侧土压力变化情况 |
3.6 后压浆单桩浆液分布及强度分析 |
3.6.1 单桩开挖后浆液渗扩变化情况 |
3.6.2 浆液加固体与桩体间的结合强度 |
3.7 本章小结 |
第四章 大直径后压浆灌注桩承载性状现场试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 超厚细砂地层后压浆灌注桩承载性状的现场试验分析 |
4.2.1 场地地质与试桩概况 |
4.2.2 组合后压浆施工工艺 |
4.2.3 试桩静载试验 |
4.2.4 试桩静载结果分析 |
4.2.5 后压浆加固效果的检测 |
4.3 珊瑚礁灰岩地层后压浆灌注桩承载性状的现场试验分析 |
4.3.1 场地地质与试桩概况 |
4.3.2 珊瑚礁灰岩地层后压浆施工工艺 |
4.3.3 试桩静载试验 |
4.3.4 试桩静载结果分析 |
4.4 后压浆灌注桩长期承载性状的现场试验分析 |
4.4.1 场地地质与试桩概况 |
4.4.2 试桩长期静载试验结果分析 |
4.4.3 桩基阻力的变化规律 |
4.5 本章小结 |
第五章 大直径后压浆桩承载力及压浆参数统计分析 |
5.1 引言 |
5.2 大直径后压浆桩与未压浆桩对比统计分析 |
5.2.1 总体分析 |
5.2.2 后压浆桩与未压浆桩沉降对比分析 |
5.3 大直径后压浆桩承载力计算分析 |
5.3.1 统计分析方法 |
5.3.2 后压浆桩承载力计算公式的评价 |
5.3.3 后压浆单桩极限承载力总提高系数取值分析 |
5.3.4 后压浆桩侧摩阻力及端阻力增强系数取值分析 |
5.4 大直径后压浆桩压浆设计参数分析 |
5.4.1 压浆量设计 |
5.4.2 压浆压力设计 |
5.5 本章小结 |
第六章 大直径后压浆桩沉降计算方法研究 |
6.1 引言 |
6.2 大直径后压浆桩沉降计算经验预估方法 |
6.2.1 已有的后压浆桩沉降计算方法 |
6.2.2 后压浆沉降影响系数取值分析 |
6.2.3 计算实例 |
6.3 基于荷载传递法的后压浆桩沉降计算方法 |
6.3.1 荷载传递模型的建立 |
6.3.2 后压浆桩荷载传递分析的迭代方法 |
6.3.3 模型参数取值 |
6.3.4 工程实例分析 |
6.3.5 大直径后压浆桩承载性状分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 本文的主要创新点 |
7.3 建议与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 139 个工程716 根压浆对比桩静载试验资料 |
附录B 后压浆桩工程的压浆实测数据资料 |
附录C 乐清湾1号桥部分墩位压浆过程压力情况 |
作者简介 |
四、粘土中桩侧摩阻力研究(英文)(论文参考文献)
- [1]湿陷与膨胀地基中基桩竖向承载特性及新型套管桩技术研究[D]. 王博林. 兰州交通大学, 2021(01)
- [2]滨海吹填围垦区堆载作用下桩基承载特性研究[D]. 邓会元. 东南大学, 2021
- [3]饱和软土中钢管单桩连续贯入的混合网格有限元分析[D]. 窦锦钟. 上海交通大学, 2020
- [4]复杂环境下桥梁基础长期承载性能研究[D]. 于光明. 东南大学, 2020
- [5]筋箍碎石桩桩土界面摩擦特性研究[D]. 姚攀. 湖南大学, 2020
- [6]海上风电大直径开口钢管桩锤击贯入过程研究[D]. 秦伟. 东南大学, 2020
- [7]刚性长短桩复合地基传力机制及设计理论研究[D]. 侯思强. 郑州大学, 2020(02)
- [8]扩底桩-承台复合疏桩基础竖向承载试验及受力特性研究[D]. 李风丽. 昆明理工大学, 2020(05)
- [9]水平荷载下海上风电大直径钢管桩-土相互作用研究[D]. 李小娟. 东南大学, 2020
- [10]大直径后压浆桩承载力提高机理及基于沉降控制的设计方法研究[D]. 万志辉. 东南大学, 2019(05)