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含断桩缺陷的灌注单桩和群桩竖向承载性状模型试验研究与数值分析

作　者: 苏娟
导　师: 王成华
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 钻孔灌注桩断桩模型试验现场试验数值分析
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

断桩是桩基施工中常见的缺陷，迄今学术界对于其竖向承载机理还没有比较深入的研究。为了探讨断桩的竖向承载性状，本文主要通过室内模型试验、现场试验和数值模拟三种手段，针对粉土内含有断桩缺陷的单桩和群桩的竖向承载力进行了一系列的研究。通过室内粉土中单桩模型试验，分别得出了正常桩和不同位置的断桩的Q-s曲线，并对比分析得到初步结论：含有断桩缺陷的单桩与正常桩相比，其承载力大大降低，并且此断桩的极限承载力与断桩的位置有着紧密的联系，缺陷位置越靠上接近地表，则此断桩的极限承载力越小，对整个工程的危害也就越大。而对于含有一根断桩的群桩来讲，断桩对承载力的影响并不像单桩那样大。同时根据单桩和群桩的试验数据，得到了粉土内四桩高承台群桩的群桩效应系数。通过室内模型试验还总结出了较为完整且易于操作的正常灌注桩和断桩的模拟方法。在室内模型试验的基础上进行了现场试验，得到了与室内模型试验基本一致的结果。同时总结了一种现场小尺寸钻孔灌注桩的基本做法，且提出了全截面断开的断桩缺陷的模拟方法，可以在以后灌注桩的研究中提供参考。利用PLAXIS2D软件模拟正常桩和断桩在竖向力作用下的承载性状，由桩的Q-s曲线进行研究和分析，与上述室内实验和现场试验的结果是基本一致的。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 问题的提出  8
  1.2 断桩的研究现状  8-10
  1.3 当前研究存在的问题  10-11
  1.4 本文研究的主要内容和创新之处  11-13
    1.4.1 主要内容  11
    1.4.2 本文的创新之处  11-13
第二章模型试验准备工作  13-18
  2.1 桩体材料强度测试  13-15
  2.2 桩体材料弹性模量试验  15-16
  2.3 粉土的物理、力学特性指标  16-18
第三章断桩竖向承载性状的室内单桩模型试验研究  18-33
  3.1 概述  18
  3.2 地基土的模拟  18-19
  3.3 模型桩的模拟  19-22
    3.3.1 正常桩的制作  19-20
    3.3.2 断桩模拟  20-22
  3.4 单桩竖向承载力测试  22-23
    3.4.1 测试仪器的准备  22-23
    3.4.2 试验加载方案  23
  3.5 结果分析  23-31
  3.6 问题与讨论  31-32
  3.7 本章小结  32-33
第四章含断桩的群桩竖向承载性状的室内模型试验研究  33-43
  4.1 概述  33
  4.2 承台板设计  33-35
  4.3 地基土与模型桩的模拟  35-36
  4.4 桩体与承台的连接  36-37
  4.5 竖向承载力测试  37
  4.6 结果与分析  37-41
  4.7 问题与讨论  41
  4.8 本章小结  41-43
第五章断桩竖向承载性状的现场模型试验研究  43-61
  5.1 概述  43
  5.2 试验桩设计  43-45
    5.2.1 桩身配筋设计  43-44
    5.2.2 混凝土配比设计  44-45
    5.2.3 桩位设计  45
  5.3 试验桩制作准备  45-48
    5.3.1 钢筋笼制作  45-47
    5.3.2 打桩孔  47-48
  5.4 试验桩混凝土灌注  48-50
    5.4.1 地下水的处理  48-49
    5.4.2 正常桩灌注  49
    5.4.3 断桩灌注  49-50
    5.4.4 桩顶处理  50
  5.5 现场模型试验桩的竖向承载力测试  50-52
    5.5.1 测量装置设计  50-52
    5.5.2 加载方案  52
  5.6 现场模型试验的结果与分析  52-60
  5.7 本章小结  60-61
第六章断桩竖向承载性状的有限元分析  61-72
  6.1 概述  61
  6.2 PLAXIS 2D 介绍  61-62
  6.3 桩的模型选用及参数选用  62
  6.4 桩土界面单元  62-63
  6.5 土的模型选用  63-66
    6.5.1 PLAXIS 中的 Mohr-Coulomb 模型  63-66
    6.5.2 土的摩尔-库伦模型参数  66
  6.6 建模  66-67
  6.7 模型计算  67-69
  6.8 有限元计算结果与分析  69-71
    6.8.1 荷载-沉降曲线  69-70
    6.8.2 断桩高度的影响  70-71
  6.9 本章小结  71-72
第七章结论与建议  72-75
  7.1 研究结论  72-74
    7.1.1 断桩的承载性状  72-73
    7.1.2 断桩承载力简单判断方法  73
    7.1.3 室内模型试验技术  73
    7.1.4 现场模型试验技术  73-74
  7.2 建议与展望  74-75
参考文献  75-80
发表论文和参加科研情况说明  80-81
致谢  81

含断桩缺陷的灌注单桩和群桩竖向承载性状模型试验研究与数值分析

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