桩侧摩阻力与桩端阻力协调作用机理数值研究

论文摘要

大直径桩具有很高的承载力和较小的变形,很大的提高了超高层、大跨度建筑的基础承载力,成为超高层、大跨度建筑工程上首选的深基础型式,通过数值分析研究竖向荷载作用下的大直径桩的桩侧摩阻力与桩端阻力的相互作用,对提高大直径桩承载力具有非常重要的实际意义。本文对桩侧摩阻力和桩端阻力相互作用的研究历史进行了深入的了解,对桩侧摩阻力及桩端阻力的产生机理、影响因素及计算方法进行了分析总结,提出了研究这一相互作用的重要性。由于大直径桩的荷载传递机理与普通中、小直径桩存在着明显的差异,因此不能够用中、小直径桩的计算理论来分析大直径桩。本文在研究以往的试验成果及试验数据的基础上,基于国内外关于大直径桩的问题研究现状,对大直径桩的竖向荷载变形机理进行了数值研究,分析了大直径桩的工作性能及单桩的荷载传递机理,讨论了不同工况下单桩在竖向荷载作用下的传递性状以及桩侧摩阻力和桩端阻力的影响因素和它们之间的相互影响。本文运用数值分析软件FLAC3D分析了竖向荷载作用下的大直径桩的桩侧摩阻力与桩端阻力的相互影响,研究发现不同工况的桩侧摩阻力和桩端阻力在小荷载的情况下,变化趋势基本相同,且桩越短桩侧摩阻力的发挥越早,桩入持力层深度越大,桩侧摩阻力的发挥越来越提前,桩侧摩阻力达到最大值的桩身位置越靠近桩顶。在桩周土相同时,桩端持力层强度越高,其桩侧摩阻力越大。在所模拟的工况中,影响桩侧摩阻力最大的因素是桩周土的性质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 数值分析方法
• 1.2.1 荷载传递法
• 1.2.2 弹性理论法
• 1.2.3 剪切位移法
• 1.2.4 人工神经网络法
• 1.2.5 有限单元法
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究的目的意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 FLAC3D数值分析软件简介
• 2.1 概述
• 2.2 有限差分法
• 2.3 内置模型
• 2.3.1 力学模型
• 2.3.2 材料本构模型
• 2.4 内置结构单元
• 2.5 FLAC3D计算特点
• 2.6 FLAC3D求解过程
• 3 桩侧摩阻力和桩端阻力理论研究
• 3.1 概述
• 3.2 桩侧摩阻力
• 3.2.1 桩侧摩阻力的概念
• 3.2.2 桩侧摩阻力的影响因素
• 3.2.3 桩侧摩阻力的计算方法
• 3.3 桩端阻力
• 3.3.1 影响桩端阻力的因素
• 3.3.2 桩端阻力的计算方法
• 4 桩侧摩阻力与桩端阻力的数值模拟分析
• 4.1 模型的建立
• 4.2 不同长径比桩的数值分析
• 4.2.1 P-S曲线
• 4.2.2 轴力曲线
• 4.2.3 桩侧摩阻力曲线
• 4.2.4 桩端阻力、桩侧摩阻力荷载分担曲线
• 4.3 进入下层土不同深度
• 4.3.1 P-S曲线
• 4.3.2 轴力曲线
• 4.3.3 桩侧摩阻力曲线
• 4.3.4 桩端阻力、桩侧摩阻力荷载分担曲线
• 4.4 不同桩端土
• 4.4.1 轴力曲线
• 4.4.2 桩侧摩阻力曲线
• 4.4.3 桩端阻力、桩侧摩阻力荷载分担曲线
• 4.5 不同桩周土参数
• 4.5.1 不同土体强度
• 4.5.2 不同摩擦角
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢