大型渡槽桩—土相互作用模型试验研究和理论模型验证

论文摘要

多年来，许多学者对于“桩与土的共同作用”问题通过理论分析、试验及观测，取得了一些研究成果。随着城市建设和工业建设的发展，大规模的群桩基础采用较多。掌握群桩基础的工作性能，做到合理设计，具有现实的意义。大量的模型试验和工程实侧均表明，群桩基础的工作性状明显区别于单桩，它受承台、桩、土相互作用的影响。有必要进行更加系统地分析、研究。本文的研究内容是国家自然科学基金《地震作用下大型渡槽桩土动力相互作用及减震机理研究》（批准号：50479026）及陕西省教育厅专项基金《大型渡槽结构抗震分析的关键技术问题研究》（批准号：04JK232）这两个基金研究内容的重要组成部分。以中线穿黄U型渡槽所采用的桩基础作为研究对象，重点进行桩土相互作用的试验研究和大型渡槽桩土动力相互作用理论模型的验证。根据现有试验设备和条件，制定大型渡槽桩土相互作用的静动力试验研究的设计方案及试验技术研究，并予与实施。给出群桩在不同工况及不同长径比的情况下的承载能力、受力特性、以及变形特性。对试验结果进行处理、归纳分析，分析承台、桩、土的相互作用机理，并通过测试数据，探讨了边桩与角桩的不同受力特性。最后根据本文试验结果验证了基金项目前期工作所建立的桩-土相互作用有限元理论模型及相应计算方法和所编程序。两者结果吻合良好，特别是动力分析，这方面的测试结果还未见报道。这样既验证了有限元理论模型的适用性，同时也验证了试验方案的合理性及试验结果的可靠性。这对大型渡槽桩土相互作用的进一步研究和实际工程评估具有一定的参考价值

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 桩基础的理论研究现状
• 1.2.2 桩基础的试验研究
• 1.3 桩基础研究中存在的主要问题
• 1.4 本文主要研究工作
• 2 桩土相互作用模型试验
• 2.1 模型试验的意义
• 2.2 模型试验设计
• 2.2.1 模型材料
• 2.2.2 模型安装
• 2.3 测试设备
• 2.3.1 量测设备
• 2.3.2 加载设备
• 2.3.3 反力装置
• 2.3.4 采集装置
• 2.4 传感器布置
• 2.5 试验方法
• 2.5.1 群桩竖向荷载试验
• 2.5.2 群桩水平荷载试验
• 2.5.3 动力试验
• 2.6 本章小结
• 3 模型桩竖向荷载试验结果分析
• 3.1 桩身轴力结果分析
• 3.1.1 桩身轴力计算方法
• 3.1.2 桩身轴力分布
• 3.2 桩身侧摩阻力分析
• 3.2.1 桩身侧摩阻力计算方法
• 3.2.2 桩身侧摩阻力分布
• 3.3 桩顶反力分析
• 3.4 桩端阻力分析
• 3.5 模型试验沉降分析
• 3.6 本章小结
• 4 模型桩水平荷载试验结果分析
• 4.1 水平承载桩受力特性
• 4.2 承台水平位移分析
• 4.2.1 三组试验绝对水平位移分析
• 4.2.2 力—时间—位移图
• 4.2.3 水平力—位移梯度图
• 4.3 土压力分析
• 4.3.1 不同深度土压力分析
• 4.3.2 沿深度方向土压力增量分析
• 4.4 沿水平方向土压力分析
• 4.4.1 沿水平方向土压力变化
• 4.4.2 水平方向土压力增量
• 4.4.3 沿水平方向土压力分布
• 4.5 桩身反弯点分析
• 4.6 本章小结
• 5 试验结果与理论模型结果对比
• 5.1 桩土相互作用理论模型
• 5.2 模型试验与理论模型结果对比
• 5.2.1 桩身轴力变化情况
• 5.2.2 桩身侧摩阻力对比
• 5.2.3 桩身水平位移对比
• 5.2.4 动力结果分析对比
• 5.3 本章小结
• 6 结论与研究展望
• 6.1 本文的研究成果及结论
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录