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重庆渝东地区大直径公路桥梁桩基工作性状研究

作　者: 冯五一
导　师: 柴贺军；凌天清
学　校: 重庆交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 大直径超长人工挖孔桩 桩基试验 竖向承载性状 自平衡试桩法 荷载传递法
分类号: U443.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


目前,大直径超长人工挖孔桩已成为西部复杂地质条件下山区公路桥梁的一种常用桩型,但因其传力特性、桩侧及桩端土体承载力的发挥性状以及桩土相互作用情况都极为复杂,因此理论研究显得极为重要。此类特殊桩按一般桩桩基理论设计就会导致过度增加桩基嵌岩段的深度。因此无论是实践还是理论都迫切要求对大直径超长人工挖孔桩承载性状进行研究。作者以重庆渝东地区某两座在建大桥的桩基静载试验为基础,对该地区的大直径超长灌注桩的荷载传递机理和竖向承载性状进行了研究,其中桩基试验采用了自平衡试桩法,并运用ANSYS软件对桩基工作状态进行了数值模拟。结合“三叠系巴东组地层”的工程地质特点,分析了影响桩基承载特性的相关因素,研究成果为“三叠系巴东组地层”区域桩基础的设计和施工提供了可靠依据。实验表明:在极限荷载下,超长桩的竖向承载力主要由桩侧摩阻力提供,主要集中在桩的中上段,下段摩阻力很小,所以超长桩为典型的摩擦桩。由于超长人工挖孔桩具有上述荷载传递特点,因此,在承载力设计时不宜采用一般桩的设计方法。在保证桩身强度和稳定的条件下,宜以桩顶容许沉降为控制条件进行设计,或者按照桩侧阻力的分布特点进行设计。另外,由试验得出的该地区典型土层的极限侧阻力值较地质报告值大出很多,说明设计较保守,渝东地区的桥梁桩基嵌岩段度应适当缩短。自平衡试桩法具有一般堆载法所无法比拟的优越性,它适于西部复杂地质条件下山区公路桥梁桩基测试,对试验用地要求简单,具有经济性、安全性、高荷载能力等优点。同时荷载箱可以灵活布置,所以用它可以有效地检测试桩各深度处的侧阻力和桩底端阻力。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-16
  1.1 问题的提出  7-8
  1.2 桩基承载力国内外研究现状  8-14
    1.2.1 原位测试法  9
    1.2.2 数值分析方法  9-10
    1.2.3 室内实验方法  10-11
    1.2.4 测定桥梁桩基承载力的常用方法  11-14
  1.3 研究内容与研究目的  14-16
第二章 桩土相互作用的土力学基础与分析方法  16-25
  2.1 弹性理论法  16-19
    2.1.1 荷载作用与土体深部时的土中附加应力与位移的计算  16-18
    2.1.2 桩基沉降计算  18-19
  2.2 荷载传递法  19-20
  2.3 有限单元法  20-21
  2.4 静止土压力基本原理  21-22
  2.5 桩－土的工作机理  22-23
  2.6 负摩阻力产生的原因与机理  23-25
第三章 现场自平衡荷载试验研究  25-62
  3.1 自平衡试桩法原理  25-35
    3.1.1 自平衡试桩方法  28-32
    3.1.2 单桩竖向承载力计算  32-34
    3.1.3 单桩竖向承载力作用下位移计算  34
    3.1.4 自平衡试验结果向传统试验数据转化  34
    3.1.5 等值位移插值转换法  34-35
    3.1.6 其它转换方法  35
  3.2 重庆渝东地区场地条件  35-41
    3.2.1 试验区地质情况分析  38-39
    3.2.2 桥位区工程地质条件评价  39-41
  3.3 试验简图  41-43
  3.4 肖家包大桥桩侧阻、桩身内力最大发挥量测试情况  43-51
    3.4.1 肖家包大桥左1 号墩试桩测试结果  44-48
    3.4.2 肖家包大桥左2 号墩试桩测试结果  48-51
  3.5 孙家沟大桥桩侧阻、桩身内力最大发挥量测试情况  51-59
    3.5.1 孙家沟大桥左2号墩试桩桩侧阻、端阻最大发挥量测试情况  51-55
    3.5.2 孙家沟大桥左3 号墩试桩桩侧阻、端阻最大发挥量测试情况  55-59
  3.6 试验结果分析  59-62
    3.6.1 总侧摩阻力和桩端阻力的总体分析  59-60
    3.6.2 总侧摩阻力和桩端阻力总体分析  60-62
第四章 自平衡加载下桩基数值分析研究  62-72
  4.1 DP 模型  64
  4.2 接触面E-μ模型  64
  4.3 单元类型选取  64-65
  4.4 DP 材料参数  65
  4.5 DP 材料的屈服准则  65
  4.6 DP 模型计算结果及分析  65
  4.7 有限元应力应变模型  65-66
  4.8 荷载箱加载方式  66-69
  4.9 实测值与模拟值对比分析  69-72
第五章 结论与建议  72-74
  5.1 主要结论  72-73
  5.2 自平衡试桩法的机理研究问题  73
    5.2.1 自平衡试验技术问题  73
    5.2.2 自平衡试桩法的局限性  73
  5.3 建议  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
作者在学期间发表论著  78

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 桥梁构造 > 桥基 > 桩基
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