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沉管灌注桩竖向承载力可靠度分析

作　者: 黄小娟
导　师: 赵新铭
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 结构工程
关键词: 沉管灌注桩单桩竖向极限承载力可靠指标抗力分项系数统计参数随机场
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 58次
引　用: 1次
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内容摘要

为了研究沉管灌注桩的失效概率,本文参阅国内外相关文献及对南京江北地区沉管灌注桩的静载荷资料分析,提出了采用无量纲随机变量的极限状态方程,根据工程桩的P ? S曲线关系表达式来分析和推算单桩竖向极限承载力,用“校准法”对单桩竖向承载力进行可靠度分析,确定总抗力分项系数。同时分析总安全系数、荷载效应比、荷载组合形式、随机变量的统计参数对可靠指标的影响。在沉管灌注桩静载荷试验资料较少的情况下,本文收集了南京市江北地区静力触探曲线,利用由静力触探结果估算单桩承载力的经验公式,计算了沉管灌注桩的竖向极限承载力。为了考虑土体空间变异性对沉管灌注桩可靠指标的影响,在可靠度分析中引入随机场理论。基于随机场理论,采用空间递推法计算了各土层的相关距离,建立了单桩竖向承载力极限状态方程,分析了各参数概率统计特征和统计分布。运用MATLAB语言编制JC法程序进行可靠度计算,同时探讨了点变异性和空间变异性、土层侧摩阻力和端阻力空间变异性、计算模式变异性对可靠指标的影响。分析表明:由静载荷试验确定沉管灌注桩竖向极限承载力的可靠指标较高,反映了现行规范设计的桩基有较高的安全水准。可靠指标随着安全系数的增大而增大,且影响较大;同时可靠指标随着荷载效应比的增大而减小;随机变量的统计参数对可靠指标也有一定的影响;荷载组合形式对可靠指标的影响不大,且对抗力分项系数的影响也较小。由静力触探法确定沉管灌注桩竖向极限承载力的可靠指标中,考虑土的相关距离可靠指标比不考虑土的相关距离可靠指标要大;对于桩侧摩阻力和端阻力来说,对承载力贡献越大的参数,其变异性对可靠指标影响也越大;计算模式也对可靠指标存在较大影响。最后比较了由静力触探方法和静载荷方法确定单桩竖向极限承载力的可靠指标,其值相差不大,说明当静载荷试验资料不足时,由静力触探法确定单桩竖向极限承载力的可靠度分析是可行的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章绪论  14-22
  1.1 岩土工程可靠度理论的发展  14-16
  1.2 桩基可靠度的国内外研究现状  16-19
    1.2.1 桩基可靠度研究的特点  16
    1.2.2 桩基可靠度的研究现状  16-19
  1.3 确定单桩竖向极限承载力方法  19-20
  1.4 选题的背景及主要研究内容  20-22
    1.4.1 选题背景  20
    1.4.2 主要研究内容  20-22
第二章可靠度基本理论与计算方法  22-37
  2.1 可靠度基本理论  22-27
    2.1.1 可靠度与极限状态  22-23
    2.1.2 可靠度与失效概率  23-24
    2.1.3 可靠度与可靠指标  24-26
    2.1.4 可靠指标与安全系数  26-27
  2.2 可靠指标计算方法  27-36
    2.2.1 一次二阶矩法（中心点法）  27-28
    2.2.2 验算点法（JC 法）  28-36
      2.2.2.1 两个正态随机变量的情况  29-31
      2.2.2.2 多个正态随机变量的情况  31-32
      2.2.2.3 非正态随机变量的情况  32-36
    2.2.3 蒙特卡罗法  36
  2.3 本章小结  36-37
第三章土工参数统计分析原理和方法  37-47
  3.1 岩土工程的不确定性  37-38
  3.2 单桩可靠度分析中的不确定因素  38-39
  3.3 土性参数相关性和随机场模型  39-41
    3.3.1 土性参数相关性  39
    3.3.2 土性随机场模型  39-41
  3.4 相关距离的计算方法  41-43
  3.5 南京江北地区主要土层相关距离及其变异性研究  43-45
    3.5.1 南京江北地区土层分布  43-44
    3.5.2 基于整个场地的土层变异性统计  44-45
  3.6 本章小结  45-47
第四章由静载荷试验确定沉管灌注桩竖向承载力可靠度研究  47-60
  4.1 桩的竖向承载力极限状态和极限状态方程  47-48
  4.2 静载试验确定单桩极限承载力的原则  48-50
    4.2.1 有完整曲线情况下单桩承载力的确定方法  49
    4.2.2 试桩未达破坏时单桩承载力的估算方法  49-50
  4.3 南京江北地区沉管灌注桩可靠度分析  50-54
    4.3.1 无量纲随机变量极限状态方程  50-51
    4.3.2 随机变量统计分析  51-54
    4.3.3 可靠指标β的计算  54
  4.4 可靠指标的影响因素分析  54-57
  4.5 沉管灌注桩总抗力分项系数  57-59
  4.6 本章小结  59-60
第五章由静力触探法确定沉管灌注桩竖向承载力可靠度研究  60-72
  5.1 由静力触探试验估算沉管灌注桩单桩竖向极限承载力  60
  5.2 极限状态方程的推导  60-61
    5.2.1 不考虑空间变异性的极限状态方程（1）  60-61
    5.2.2 考虑空间变异性的极限状态方程（2）  61
  5.3 随机变量的统计特征  61-68
    5.3.1 极限状态方程（1）随机变量统计分析  61-65
    5.3.2 极限状态方程（2）随机变量统计参数  65-68
  5.4 可靠指标β计算和影响因素  68-71
    5.4.1 按极限状态方程（1）计算可靠指标  68-69
    5.4.2 按极限状态方程（2）计算可靠指标  69-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章结论与展望  72-74
  6.1 主要结论  72-73
  6.2 研究展望  73-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
在学期间的研究成果及发表的学术论文  79

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