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侧向荷载作用下微型斜桩工作性状研究

作　者: 花鹏
导　师: 汪明武
学　校: 合肥工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 微型群桩斜桩有限差分法侧向荷载
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

微型桩具有施工操作便捷、单桩承载力高和布置形式灵活等优点，现已被广泛应用于滑坡治理、基础改造、房屋加层及路堤河坝加固等工程中，然而微型桩设计理论至今尚不完善，特别是侧向荷载作用下的承载机理问题，故为了探讨侧向荷载作用下微型群桩的性状，开展相关研究对完善微型斜桩设计理论具有重要理论意义和工程应用价值。论文基于有限差分方法数值模拟了不同侧向荷载下、不同倾斜度微型群桩的荷载传递规律和变形性状，得出了以下主要结论：（1）微型群桩的最大侧向位移出现在桩头；相同荷载下，对比倾斜度分别为0°、15°和25°桩的侧向位移发现，侧向位移随着桩身倾斜度的增大而减小；对倾斜度为15°模型施加不同侧向荷载，施加400kN桩头偏移5.05mm，施加600kN桩头偏移13.19mm，可见桩身侧向位移随着荷载的增加而加大；桩身均出现两个位移零点，桩身侧向位移的影响深度约在埋深2~2.5m处。（2）微型群桩的最大弯矩出现在桩头；相同荷载下，对比倾斜角度分别为0°、15°和25°桩的弯矩发现，桩身弯矩随着桩身倾斜角度的增大而减小；对倾斜度为15°模型施加不同侧向荷载，桩身弯矩随着荷载的增加而加大；桩身均出现三个弯矩零点，桩身弯矩的影响深度约在埋深3~3.5m处。（3）相同荷载下，对比倾斜角度分别为0°、15°和25°桩的桩土相对侧向位移发现，微型群桩的桩土相对侧向位移随着倾斜度的增加而减小；对倾斜度为15°模型施加不同侧向荷载，桩土相对侧向位移随着荷载的增加而加大；桩土相对侧向位移影响深度约在埋深4m处。（4）因为群桩效应和承台效应的作用，群桩中左右桩的桩身侧向位移、弯矩变化规律相似，但在相同埋深处的侧向位移和弯矩值并不相等。左右桩的桩土相对侧向位移变化规律不一致，且桩身在影响深度约埋深3-3.5m以内相比在埋深约3.5m以外的桩土相对侧向位移的变化规律要更为复杂。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-14
第一章绪论  14-23
  1.1 研究的背景和意义  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-20
    1.2.1 概述  15-17
    1.2.2 微型桩研究现状  17-20
  1.3 存在的主要问题  20-21
  1.4 主要研究内容  21-23
第二章侧向荷载作用下微型桩工作性状理论  23-32
  2.1 微型斜桩的工作特性  23-24
  2.2 微型桩的破坏特性  24-25
  2.3 单桩侧向荷载计算理论  25-28
    2.3.1 弹性地基反力法  26-27
    2.3.2 极限地基反力法  27-28
    2.3.3 p-y 曲线法  28
  2.4 群桩侧向荷载计算理论  28-32
    2.4.1 群桩效率法  29
    2.4.2 弹性理论法  29-30
    2.4.3 p-y 曲线折减法  30-32
第三章侧向荷载作用下微型桩工作性状数值仿真模型  32-53
  3.1 引言  32
  3.2 FLAC~(3D)基本原理  32-38
    3.2.1 概述  32-34
    3.2.2 FLAC~(3D)的优缺点  34-35
    3.2.3 FLAC~(3D)模拟桩的优势  35
    3.2.4 桩结构单元的力学性能  35-38
  3.3 计算模型  38-52
    3.3.1 模型建立  38-41
    3.3.2 材料模型定义及参数设置  41-42
    3.3.3 边界条件  42
    3.3.4 侧向荷载的加载方案  42-43
    3.3.5 桩身位移、弯矩和土体位移的输出控制  43-52
  3.4 本章小结  52-53
第四章数值模拟结果及对比讨论  53-71
  4.1 基本思路  53
  4.2 计算结果  53-61
    4.2.1 模型Ⅰ结果  53-56
    4.2.2 模型Ⅱ结果  56-59
    4.2.3 模型Ⅲ结果  59-61
  4.3 不同倾斜度模型的对比讨论  61-68
    4.3.1 桩身位移  61-62
    4.3.2 桩身弯矩  62-63
    4.3.3 桩土相对位移  63
    4.3.4 左右桩的对比分析  63-68
  4.4 不同荷载模型的对比讨论  68-70
    4.4.1 桩身位移  68-69
    4.4.2 桩身弯矩  69-70
    4.4.3 桩土相对位移  70
  4.5 本章小结  70-71
第五章结论与展望  71-73
  5.1 结论  71-72
  5.2 后续研究方向及展望  72-73
参考文献  73-78
硕士期间发表的论文  78-79

侧向荷载作用下微型斜桩工作性状研究

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