桩侧压浆和桩底桩侧混合压浆有限元分析

论文摘要

钻孔灌注桩由于受桩底沉渣和桩侧泥皮的影响,降低了单桩承载力,为了改善、提高钻孔灌注桩单桩承载力,后压浆施工技术应运而生,钻孔灌注桩经后压浆技术处理后,可以大幅度提高其承载力,降低工程造价,加快施工进度,提高桩基质量的稳定性和可靠度。目前,关于钻孔灌注桩后压浆技术的研究理论仍不完善,理论研究落后于实践。本文分析了后压浆中浆液对土体及桩体的作用,并从分析影响桩基承载力的因素出发研究了后压浆的作用机理,后压浆对桩侧、桩端土产生渗透、压密、劈裂三种效应机理。本文应用在渗透率小的地层中后压浆以压密注浆为主,在渗透率大的地层中后压浆以渗透注浆为主的原理,用有限元软件建立桩侧后压浆模型,计算采用后压浆技术后桩的极限承载力,并与未压浆的情况进行对比,得出桩侧压浆后承载力提高的幅度。为了研究的比较充分,再用有限元软件建立桩底压浆,桩底桩侧混合压浆的有限元模型,分别计算出桩的极限承载力,得出与未压浆情况相比承载力提高的幅度。最后,结合一个桩底桩侧混合压浆的工程实例,对其进行有限元模拟,计算得出其极限承载力,与静载荷实验检测出的极限承载力对比,极限承载力仅高了1.01%,本文所使用的方法对工程实践有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 泥浆护壁灌注桩的发展历史及特点
• 1.2 后压浆技术的应用
• 1.3 后压浆钻孔灌注桩的国内外研究状况
• 1.3.1 后压浆灌注桩的国外研究状况
• 1.3.2 后压浆灌注桩国内研究现状
• 1.4 本文的研究内容，方法和目的
• 第二章 后压浆技术提高承载力的机理
• 2.1 后压浆加固的物理力学机理和化学机理
• 2.1.1 后压浆加固物理力学机理
• 2.1.2 后压浆加固的化学作用
• 2.2 桩端后压浆与桩侧后压浆的机理分析
• 2.2.1 桩端后压浆机理分析
• 2.2.2 桩侧后压浆机理分析
• 2.3 不同土层中的注浆机理
• 2.4 后压浆对桩身桩侧地层的抬高效应
• 2.5 后压浆的施工工艺
• 2.5.1 压浆管的设计与安装
• 2.5.2 压浆过程中的变量控制
• 2.5.3 后压浆施工工艺流程
• 2.5.4 施工中应注意的事项
• 2.6 桩端持力层及桩侧压浆位置选择
• 2.7 选择后注浆应考虑的原则
• 2.8 后压浆桩技术经济效益
• 第三章 后压浆钻孔灌注桩单桩竖向承载力计算及影响因素
• 3.1 后压浆单桩竖向承载力计算方法
• 3.2 后压浆单桩极限承载力提高幅度
• 3.3 影响桩端,桩侧压力注浆桩竖向承载力的因素
• 3.3.1 桩端桩侧持力层性质
• 3.3.2 浆液种类
• 3.3.3 桩端持力层密实度
• 3.3.4 桩端桩侧压力注浆装置类型和注浆工艺
• 3.3.5 桩长和桩径
• 3.3.6 注浆量
• 3.3.7 注浆压力
• 第四章 后压浆有限元理论
• 4.1 有限单元法在岩土数值分析中的应用
• 4.2 土工有限元程序Abaqus简介
• 4.2.1 Abaqus/pre前处理
• 4.2.2 模拟计算
• 4.2.3 Abaqus/post后处理
• 4.3 后压浆有限元分析计算的实现
• 4.3.1 几何形状
• 4.3.2 单元的选择
• 4.3.3 接触的选择
• 4.3.4 计算域与边界条件
• 4.3.5 本构模型及参数的选取
• 4.3.6 分析类型的选择
• 4.4 后压浆注浆的有限元实现方法
• 4.4.1 初始应力场的获得
• 4.4.2 初始应力场的施加
• 4.4.3 加载过程模拟
• 第五章 后压浆钻孔灌注桩的有限元实现及工程实例分析
• 5.1 桩侧压浆的有限元模拟
• 5.1.1 桩侧压浆的计算模型
• 5.1.2 桩侧压浆初始应力场的获得
• 5.1.3 桩侧压浆情况初始应力场的施加
• 5.1.4 桩侧压浆情况荷载的施加
• 5.2 未压浆的有限元模拟
• 5.2.1 未压浆的计算模型
• 5.2.2 未压浆情况的地应力平衡
• 5.2.3 未压浆情况荷载的施加
• 5.3 单桩竖向承载力标准值的确定原则
• 5.4 桩侧压浆与未压浆情况的比较
• 5.5 桩底压浆与桩底桩侧混合压浆情况的有限元模拟
• 5.5.1 桩底压浆情况的有限元模拟
• 5.5.2 桩底桩侧混合压浆情况的有限元模拟
• 5.6 压浆量对极限承载力的影响
• 5.7 工程实例分析
• 5.7.1 工程概况
• 5.7.2 压浆参数
• 5.7.3 检测结果
• 5.7.4 有限元模型
• 5.7.5 未压浆的计算情况
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究的方向
• 参考文献
• 致谢