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夯实水泥土楔形桩及圆柱形桩复合地基工作性状对比研究

作　者: 王垠翔
导　师: 刘杰
学　校: 湖南工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 复合地基楔形桩剪切位移法 Mylonakis & Gazettes模型工作性状数值模拟
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文结合导师主持的国家自然科学基金资助项目“路堤荷载下混合桩-网复合地基承载机理与设计方法研究(项目编号：50878084)”开展了本文的研究工作。在综合分析国内外关于楔形桩和复合地基研究现状的基础上,通过大比例模型试验、理论分析及数值模拟,系统地进行了夯实水泥土楔形桩及圆柱形桩复合地基工作性状的对比研究。1)通过在软粘土中静力压入1根圆柱形木桩和3根不同侧壁倾角的楔形木桩的室内模型对比试验,获得了静压沉桩过程中桩周土顶面的竖向位移分布规律、压桩力随入土深度的变化规律,且对压桩前后桩周土的承载情况进行了对比试验和分析。2)基于剪切位移法,引入Mylonakis & Gazetas桩—土相互作用及温克尔地基模型,导出了复合地基中桩—桩、桩—土及土—土相互作用柔度系数；在此基础上,考虑垫层的影响,提出了一种在柔性基础下综合考虑桩—土—垫层共同作用的复合地基分析方法。为了验证本文方法的可行性,将理论结果与模型试验结果进行了对比,对比表明,在柔性基础下,夯实水泥土楔形桩复合地基工作性状优于圆柱形桩复合地基。3)利用大型有限元分析软件ADINA,对楔形桩和圆柱形桩复合地基的工作性状进行了三维数值模拟,探讨了楔形桩和圆柱形桩复合地基的变形性状和不同垫层模量对桩—土沉降差的影响。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-22
  1.1 研究的背景和意义  9-10
  1.2 楔形桩国内外研究现状  10-13
  1.3 复合地基研究现状  13-16
    1.3.1 复合地基的基本概念  13-14
    1.3.2 复合地基的分类  14-15
    1.3.3 褥垫层作用机理的研究现状  15-16
  1.4 夯实水泥土桩复合地基  16-17
    1.4.1 夯实水泥土桩复合地基研究现状  16-17
    1.4.2 夯实水泥土桩复合地基分类  17
  1.5 静压桩挤土效用研究现状  17-21
  1.6 本文的主要研究工作  21-22
第二章静压沉桩挤土效应模型试验研究  22-32
  2.1 概述  22-24
  2.2 模型试验  24-25
    2.2.1 试验目的  24
    2.2.2 挤土效应模型试验  24-25
  2.3 试验结果对比分析  25-31
    2.3.1 桩周土顶面竖向位移  26-30
    2.3.2 压桩力对比分析  30
    2.3.3 桩间土挤密效果对比分析  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章夯实水泥土楔形桩与圆柱形桩复合地基工作性状对比研究  32-42
  3.1 概述  32
  3.2 理论分析及计算模型  32-37
    3.2.1 基本假定及计算模型  32-33
    3.2.2 桩-土-垫层相互作用分析  33-36
    3.2.3 柔性基础下桩-土-垫层相互作用分析  36-37
  3.3 模型试验和计算结果对比分析  37-41
    3.3.1 试验描述  37-40
    3.3.2 理论及试验结果分析  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章柔性基础下夯实水泥土楔形桩及圆柱形桩复合地基数值模拟  42-62
  4.1 概述  42
  4.2 复合地基有限元法  42-45
    4.2.1 复合地基弹塑性本构模型的理论框架  42-45
      4.2.1.1 屈服准则  42-44
      4.2.1.2 流动准则  44-45
      4.2.1.3 硬化规律  45
  4.3 夯实水泥土桩复合地基的弹塑性本构模型  45-47
  4.4 有限元法的思路与分析过程  47-48
    4.4.1 有限单元法的基本思路  47
    4.4.2 有限单元法的分析过程  47-48
  4.5 ADINA简介  48-50
    4.5.1 ADINA的发展历史  48-49
    4.5.2 ADINA的计算分析功能  49-50
  4.6 有限元分析模型  50-60
    4.6.1 基本假定  50
    4.6.2 荷载沉降计算模型及结果分析  50-53
      4.6.2.1 计算模型  50-52
      4.6.2.2 结果验证  52-53
    4.6.3 柔性基础下楔形桩及圆柱形桩复合地基变形性状比较  53-60
      4.6.3.1 计算模型  53-54
      4.6.3.2 结果分析  54-60
  4.7 本章小结  60-62
第五章结论与展望  62-65
  5.1 本文研究工作的总结  62-64
  5.2 开展下一步工作的设想  64-65
参考文献  65-70
攻读学位期间主要的研究成果  70-71
致谢  71

夯实水泥土楔形桩及圆柱形桩复合地基工作性状对比研究

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