大型桥梁桩基承载力试验研究

论文题目: 大型桥梁桩基承载力试验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 地质工程

作者: 冷曦晨

导师: 何满潮

关键词: 试桩,模拟试验法,单桩极限承载力,桥梁桩基

文献来源: 中国地质大学（北京）

发表年度: 2005

论文摘要: 公路桥梁大型桩基承载力设计要求值巨大,难以采用先行试验或测试方法准确确定其单桩极限承载力。本文通过现场试验、数值模拟和室内试验,研究了大型桥梁桩基的承载特性,提出了确定大型桩基承载力的模拟试验法,并且与自平衡测桩技术实测结果进行了比较。1)针对大型桥梁桩基特点,根据桩士体系荷载传递计算的基本微分方程,对目前的几种桩基试验方法,包括:静载试验、动载试验、动静结合测桩法和新发展起来的自平衡测桩法等,从试验原理、试验方法、结果分析和其存在的优缺点进行了全面系统地分析与总结,提出了其存在的问题。2)通过对国家重点工程龙华寺松花江特大桥大直径钻孔灌注桩的现场自平衡试验,分析了大型桩基在自平衡试验状态下的承载特性,提出了工程设计所需要的单桩极限承载力、侧摩阻力、端阻力及其变化规律。3)推导了自平衡试桩测试中的内力换算表达式,并且将自平衡测试单桩荷载-位移曲线转换为桩顶荷载作用的Q-S 曲线,进而依据转换曲线判定了其极限承载力。现场试验表明:大型桥梁桩基其桩侧摩阻力、端阻力在桩土相对位移很小(1~2mm)时就可基本发挥出来,因此其单桩极限承载力可以进行简单的叠加,为模拟试验法的提出奠定了基础。4)利用数值分析和中型剪切试验结合,分析了桩土相互作用系统的应力场和位移场的分布变化规律,提出了大型桥梁桩基桩基承载力确定的一种新方法——模拟试验法,并在工程中进行了应用。

论文目录:

1 绪论

1.1 引言

1.2 桩基测试国内外研究现状

1.2.1 静载荷测桩

1.2.2 动测技术

1.2.3 静动测桩法

1.2.4 自平衡试验方法

1.3 问题的提出

1.4 研究内容与技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

1.5 研究创新点

2 大型桥梁桩基测试理论与方法

2.1 桩土体系荷载传递方程

2.2 静载荷试桩

2.2.1 试桩原理

2.2.2 单桩竖向极限承载力确定

2.2.3 静载试验法的缺陷

2.3 自平衡试桩法

2.3.1 自平衡试桩原理

2.3.2 测试系统与结果

2.3.3 荷载箱位置确定

2.3.4 自平衡试桩法优缺点

2.4 动力测桩法

2.4.1 低应变测桩

2.4.2 高应变测桩

2.4.3 超声波法桩身质量检测

2.5 静动测桩法

2.5.1 静动法测桩的试验原理

2.5.2 静动法的应用范围及优缺点

2.6 公路试桩问题

2.7 小结

3 大型桥梁桩基的现场试验研究

3.1 工程概况

3.2 现场试桩

3.2.1 试桩目的

3.2.2 施工情况

3.2.3 自平衡试验

3.3 试桩结果与分析

3.3.1 试桩结果

3.3.2 桩身内力测试及轴力推算方法

3.3.3 Q~S 曲线转换方法

3.4 小结

4 竖向荷载下钻孔灌注桩受力特性数值分析

4.1 有限元法基本原理

4.1.1 单元形式

4.1.2 总体刚度矩阵的组集与线性方程组的求解

4.2 传统静载条件下基桩的受力性状

4.2.1 低承台基桩受力性状数值分析

4.2.2 高承台基桩受力分析

4.3 桩承载力自平衡法测试的有限元分析

4.3.1 有限元应力应变模型

4.3.2 物理力学参数的选取

4.3.3 荷载箱加载方式

4.3.4 不计承台地层荷载箱加载情况下位移分析和应力分析

4.4 小结

5 大型桥梁桩基承载力确定的模拟试验法

5.1 模拟试验法的理论基础

5.2 模拟试验法

5.2.1 中型剪切试验

5.2.2 桩端承载力的三轴模拟试验

5.3 相似性分析

5.3.1 环境相似性

5.3.2 桩侧摩阻力的相似性

5.3.3 桩端承载力的相似性

5.4 桩基承载力取值

5.5 模拟试验法确定桩基承载力与其他方法的对比

5.6 小结

6 模拟试验法在龙华松花江特大桥工程中应用

6.1 桩侧中型剪切模拟试验

6.2 桩端承载力

6.3 法相应力取值

6.3.1 桩侧法向应力σ值的确定

6.3.2 桩土抗剪强度的确定

6.3.3 单桩极限承载力的确定

6.4 与自平衡法实测结果的对比

6.5 小结

7 结论与建议

致谢

参考文献

附录

发布时间: 2006-01-04

参考文献

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