薄壁管桩复合地基沉降及受力分析

论文摘要

现浇混凝土薄壁管桩(简称PCC桩)是新的管桩形式,它吸收了预应力混凝土管桩、振动沉管桩和振动沉模薄壁防渗墙等技术的优点。为了合理利用现浇混凝土薄壁管桩技术,并使之有效的推广使用,对其承载力的研究极为必要。本文在借鉴前人的研究的基础上,通过现场观测研究和ANSYS模拟分析,对薄壁管桩复合地基承载力和沉降及其影响因素等进行了较为深入的研究和探讨。在有限元法进行桩—土分析时,常常采用Goodman单元进行接触面的模拟。通过引入非线性本构模型(混凝土材料非线性本构关系、桩周土体弹塑性本构关系、桩—土界面非线性本构关系等),并借助于ANSYS有限元大型通用软件、辅助于APDL语言编程形式,来对桩基础进行竖向载荷下的力学特性分析。本文结合工程实际——沿海公路唐山段高速公路——的实测数据,通过ANSYS建模计算,分析了软土条件下,薄壁管桩复合地基受静载和动载时的受力特征和沉降情况,得出以下结论:1.薄壁管桩复合地基具有很好的承载能力和抗震能力,在软土地基中褥垫层对地基的承载力有着积极的作用。2.褥垫层厚度和桩间距对复合地基承载力及沉降有很大的影响,分析得出最优桩距为2.8m,最佳褥垫层厚度为40～60mm。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 研究背景
• §1-2 非线性有限元的研究概况
• §1-3 本文研究的主要内容和主要工作
• 第二章 薄壁管桩复合地基沉降和受力现场实验研究
• §2-1 工程概况
• 2-1-1 实验路段概况
• 2-1-2 现浇薄壁管桩施工概况
• §2-2 沉降观测方法
• §2-3 现场观测结果
• 2-3-1 观测结果
• 2-3-2 观测结果分析
• 第三章 竖向荷载下桩基有限元数学模型
• §3-1 有限元法概述
• §3-2 静载荷下桩基有限元分析
• 3-2-1 桩基中应用有限元法前景描述
• 3-2-2 桩身及桩周土体有限元数学模型
• 3-2-3 桩-土相互作用有限元数学模型
• §3-3 动力载荷下桩基有限元分析
• 3-3-1 动力应用理论
• 3-3-2 动力条件下有限元数学模型
• 第四章 ANSYS 在薄壁管桩复合地基数值模拟中的应用
• §4-1 ANSYS 有限元建模
• 4-1-1 有限元建模方法的选择
• 4-1-2 有限元模型的简化与假设
• 4-1-3 单元选取
• 4-1-4 实体模型建立
• 4-1-5 有限元网格划分
• §4-2 弹塑性条件下 ANSYS 中的桩-土本构模型
• §4-3 桩-土模型的ANSYS 求解方法
• §4-4 加载与求解
• 4-4-1 加载
• 4-4-2 求解
• 第五章 竖向静载、地震波作用下薄壁管桩工作特性分析
• §5-1 薄壁管桩承载力的计算
• 5-1-1 桩土体系的荷载传递机理
• 5-1-2 桩土承载力计算
• §5-2 薄壁管桩复合地基的静力分析
• 5-2-1 有限元模型
• 5-2-2 群桩静载分析
• 5-2-3 褥垫层厚度及桩间距对复合地基沉降的影响
• §5-3 薄壁管桩的的动力分析
• 5-3-1 地震波的选择
• 5-3-2 地震波的调整
• 5-3-3 地震波的读入
• 5-3-4 竖向、水平地震波共同作用下计算结果分析
• 第六章 结论与建议
• §6-1 主要结论
• §6-2 进一步研究的工作
• 参考文献
• 致谢