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挤扩多盘桩极限承载力及桩—土间剪应力和位移关系研究

作　者: 谢新颖
导　师: 殷琨；尹新生
学　校: 吉林大学
专　业: 地质工程
关键词: 挤扩多盘桩影响因素桩土边界侧摩阻力极限承载力剪应力-位移关系试验研究
分类号: TU473.1
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
下　载: 58次
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内容摘要

本文介绍了挤扩多盘桩的国内外发展现状,总结了目前挤扩多盘桩理论及试验的研究内容、研究方法、研究成果,提出国内、外挤扩多盘桩研究中存在的一些问题。同时,针对目前国内外研究中存在的一些问题进行了理论和试验研究,为挤扩多盘桩的设计和应用提供理论支持。本文的研究优化挤扩多盘桩的设计,使承力盘布置更加合理,让该桩的优势充分发挥,便于该桩的大规模推广和应用,使挤扩多盘桩能够创造出更大的经济效益和社会效益。本文在这样的背景下,由国家自然科学基金项目(基于滑移线理论的挤扩多盘桩土体破坏机理及单桩极限承载力,项目号：50878096)资助完成的。本文采用有限单元法,利用大型有限元软件ANSYS分析了挤扩多盘桩的影响因素,同时利用实际工程现场的原状土进行试验分析,得出桩-土间剪应力和位移关系的函数,并且能够把试验的真实数据与有限元软件有效结合,利用桩-土间无节点位移、接触及弹簧边界实现桩-土共同工作的状态,找出合理的桩-土边界关系,提出承载力理论分析方法,同时建立刚塑性模型并,求出摩擦系数,推导侧摩阻力极限承载力公式,为挤扩多盘桩的研究提供参考。本文采用的试验方法在桩基础的桩-土侧摩阻力的试验研究方面是一个新的突破。本文的研究成果使挤扩多盘桩的设计更准确、更符合工程实际,也是对挤扩多盘桩已有研究成果进一步的补充和完善,为进一步推进该技术的广泛应用奠定了坚实的理论基础。

全文目录

内容提要  4-5
摘要  5-8
Abstract  8-16
第1章绪论  16-34
  1.1 概述  16-17
  1.2 现代桩基础的发展趋势  17-23
    1.2.1 国内外桩基技术发展现状  17-18
    1.2.2 现代桩基技术的发展方向  18-23
  1.3 径向挤扩灌注桩的研究情况  23-32
    1.3.1 挤扩多盘灌注桩  23-24
    1.3.2 DX挤扩灌注桩  24-26
    1.3.3 挤扩多盘灌注桩施工工艺、挤扩设备  26-28
      1.3.3.1 施工工艺  26
      1.3.3.2 挤扩设备  26-28
    1.3.4 挤扩多盘桩及挤扩装置的试验与应用  28-30
      1.3.4.1 试验  28-29
      1.3.4.2 应用  29-30
    1.3.5 国内外研究情况结论及存在的问题  30-32
      1.3.5.1 国内外研究情况结论  30-31
      1.3.5.2 国内、外挤扩多盘桩研究中存在的问题  31-32
  1.4 本课题的主要研究内容  32-34
第2章挤扩多盘桩的影响因素分析  34-52
  2.1 有限元分析的理论基础  34-39
    2.1.1 屈服准则  34-35
    2.1.2 混凝土单元的理论基础  35-38
    2.1.3 非线性理论  38-39
    2.1.4 有限变形问题  39
  2.2 模型建立及基本参数  39-43
    2.2.1 基本假定  39
    2.2.2 计算简图及参数设计  39-42
    2.2.3 加载过程  42-43
  2.3 挤扩多盘桩的影响因素分析  43-50
    2.3.1 盘的坡度对挤扩多盘桩的影响  43-45
      2.3.1.1 建模及划分网格情况  43-44
      2.3.1.2 有限元计算结果分析  44-45
    2.3.2 盘的位置对挤扩多盘桩的影响  45-48
      2.3.2.1 建模及划分网格情况  46
      2.3.2.2 有限元计算结果分析  46-48
    2.3.3 盘的间距对挤扩多盘桩的影响  48-50
      2.3.3.1 建模及划分网格情况  48-49
      2.3.3.2 有限元计算结果分析  49-50
  2.4 本章小结  50-52
第3章桩-土间剪应力与位移关系试验研究  52-76
  3.1 试验过程  52-62
    3.1.1 试验目的  52
    3.1.2 试件制作  52-56
    3.1.3 土的性质的测定  56-58
    3.1.4 试件的形成  58-59
    3.1.5 加载装置及量测仪器  59-60
    3.1.6 试验过程  60-61
      3.1.6.1 试件安装就位  60-61
      3.1.6.2 加载过程  61
    3.1.7 试验现象  61-62
  3.2 采集数据的整理及桩-土间剪应力与位移关系的函数  62-74
    3.2.1 采集数据的整理  62-71
    3.2.2 通过试验数据确定桩-土间剪应力与位移关系函数  71-74
    3.2.3 弹簧单元实常数的实现  74
  3.3 本章小结  74-76
第4章挤扩单盘桩的承载力分析  76-92
  4.1 分析的理论基础  76-79
    4.1.1 接触问题  76-77
    4.1.2 弹簧单元  77-79
  4.2 挤扩单盘桩承载力的分析  79-92
    4.2.1 挤扩单盘桩的模型建立及基本参数  79-81
    4.2.2 计算结果分析  81-87
      4.2.2.1 无节点位移情况下的变形图、应力和应变云图  81-82
      4.2.2.2 接触边界情况下的变形图、应力和应变云图  82-84
      4.2.2.3 弹簧边界情况下的变形图、应力和应变云图  84-87
    4.2.3 利用弹簧单元分析挤扩单盘桩的承载力  87-89
      4.2.3.1 受力过程分析  87-88
      4.2.3.2 承载力分析  88-89
    4.2.4 本章小结  89-92
第5章挤扩多盘桩侧摩阻力极限承载力分析  92-112
  5.1 极限分析理论  92-95
    5.1.1 极限分析理论的发展现状  92-93
    5.1.2 极限分析理论中土体或地基的破坏模式  93-94
    5.1.3 极限分析的基本方法  94-95
  5.2 刚塑性模型的建立及摩擦系数的确定  95-97
  5.3 按滑移线理论计算盘的极限承载力  97-109
    5.3.1 莫尔-库仑定律  97-103
    5.3.2 塑性势理论  103
    5.3.3 虚功原理  103-107
    5.3.4 盘下土体的承载力  107-109
  5.4 挤扩多盘桩侧摩阻力极限承载力分析  109-111
    5.4.1 基本假定  109
    5.4.2 挤扩多盘桩极限承载力公式  109-111
  5.5 本章小结  111-112
第6章结论与展望  112-116
  6.1 本文的主要结论  112-113
  6.2 展望  113-116
参考文献  116-128
附录  128-184
读博士学位期间发表的学术论文及支撑的项目  184-186
致谢  186

挤扩多盘桩极限承载力及桩—土间剪应力和位移关系研究

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