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变截面桩竖向承载特性模型试验研究

作　者: 孙太亮
导　师: 杨俊杰
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境工程
关键词: 变截面桩扩大盘模型试验荷载传递
分类号: TU473.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

变截面桩是一种新型桩。该桩利用桩身不同部位的土层设置扩大盘,将摩擦桩变革为变截面多支点摩擦端承桩,改变了桩的受力机理,使桩的承载力大大提高,沉降变形显著减小。相对于等直径桩具有较高的承载力和较小的沉降变形,如能在土木工程各个领域中得以推广将取得良好的经济效益和社会效益。本文在已有的变截面桩研究成果的基础上,通过室内模型试验,研究了变截面桩在竖向荷载下的承载力、荷载传递机理、桩身及桩周土的应力分布,重点研究了不同盘距对变截面桩承载力及变形的影响。通过室内模型试验测得的数据,绘出Q-s曲线和桩身轴力变化曲线,可以看出变截面桩具有较好的承载特性。在加载初期荷载较小时,扩大盘处轴力变化不明显,桩身轴力基本上是线性减小的,说明桩的承载力主要由桩侧摩擦力提供。随着荷载增大,在扩大盘处,桩身轴力变化增大,说明扩大盘开始发挥作用,其分担的荷载越来越大,这也是变截面桩承载力远高于普通等直径桩的原因。同时由于扩大盘的影响,盘上下一定范围内桩侧摩阻力的发挥会受到影响,甚至出现负摩阻力。模型桩试验结果表明,具有一个扩大盘的变截面桩或扩大盘间隔较大的变截面桩,位于扩大盘的下部土体发生压缩现象,扩大盘上部的土体则发生滑落现象;扩大盘间隔较小时。上下两个扩大盘之间的土体与两个扩大盘练成一体;等截面桩与变截面桩的荷载沉降曲线相似,但是具有扩大盘的变截面桩的总桩侧阻力(包括侧阻力和扩大盘端阻力)均远大于桩端阻力,扩大盘的数量及间距对这一结果影响不明显;对于具有一个扩大盘的变截面桩,扩大盘在下面的变截面桩的承载力最小,位于上部的居中,位于中间的变截面桩的承载力最大,尤其是当沉降量较大时扩大盘在中间的变截面桩的承载力发挥明显,可见扩大盘的位置对承载力有一定的影响,因此,单个扩大盘的位置最好居中设置;对于具有两个等间隔扩大盘的变截面桩,两个扩大盘位于上部的桩承载力高于位于下部的承载力,因此两个扩大盘两个扩大盘位置应偏上设置;扩大盘间隔对承载力影响不显著;)具有三个扩大盘的变截面桩承载力大于两个盘的变截面桩承载力,但是结果相差不大;变截面桩的承载力得到显著提高,其承载力不小于与扩大盘直径相等的等截面桩;变截面桩的桩身轴力分布规律与等截面桩不同,随着荷载的增大,扩大盘以下桩身的轴力因扩大盘承担大部分荷载而聚减,这一结果与扩大盘的个数、位置无关。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
0 引言  11-12
1 绪论  12-23
  1.1 研究意义  12-15
    1.1.1 变截面桩主要特点  12-13
    1.1.2 变截面桩的施工工艺  13
    1.1.3 变截面桩承载力  13-14
    1.1.5 变截面桩的应用前景  14
    1.1.6 存在问题  14-15
  1.2 研究现状  15-22
    1.2.1 变截面桩的荷载传递性状研究  15-20
      1.2.1.1 国内研究现状  15-19
      1.2.1.2 国外研究现状  19-20
    1.2.2 极限承载力计算方法研究  20-22
  1.3 本文的主要工作  22-23
2 试验材料与试验方法  23-34
  2.1 试验材料  23-28
    2.1.1 试验装置  23-25
    2.1.2 模型桩与试验用砂  25-27
    2.1.3 模型试验各项物理参量之间的相似关系  27-28
  2.2 试验方法  28-34
    2.2.1 模型地基制作  28-29
    2.2.2 变截面桩承载力影响因素及试验方案  29-31
    2.2.3 技术路线  31-34
3 变截面桩竖向承载特性模型试验研究结果与分析  34-70
  3.1 等截面桩桩径不同承载力比较  34-35
  3.2 （单个）扩大盘位置不同对承载特性的影响  35-47
    3.2.1 （单个）扩大盘位置不同荷载沉降关系比较  36-39
    3.2.2 （单个）扩大盘位置不同轴力分布规律  39-41
    3.2.3 （单个）扩大盘位置不同侧阻力分布规律  41-44
    3.2.4 （单个）扩大盘位置不同分项荷载之间的关系  44-47
  3.3 双扩大盘盘位置对承载特性的影响  47-50
    3.3.1 双扩大盘盘位置不同荷载沉降关系比较  47-49
    3.3.2 双扩大盘盘位置不同轴力分布规律  49-50
  3.4 双扩大盘盘间距不同对承载特性的影响  50-64
    3.4.1 双扩大盘盘间距不同荷载沉降关系比较  52-55
    3.4.2 双扩大盘盘间距不同轴力分布规律  55-58
    3.4.3 双扩大盘盘间距不同侧阻力分布规律  58-61
    3.4.4 双扩大盘盘间距不同分项荷载之间的关系  61-64
  3.5 三个扩大盘变截面桩承载特性  64-68
    3.5.1 三扩大盘变截面桩荷载沉降关系  64-65
    3.5.2 三扩大盘变截面桩轴力分布规律  65-66
    3.5.3 三扩大盘变截面桩侧阻力分布规律  66-68
  3.6 本章小结  68-70
4 结论与展望  70-72
  4.1 主要结论  70
  4.2 创新点  70-71
  4.3 进一步研究工作的展望  71-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  77

变截面桩竖向承载特性模型试验研究

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