砼芯水泥土桩单桩竖向承载性状研究与可靠度分析

论文摘要

砼芯水泥土桩是一种适用于软土地基处理的新桩型,由砼或钢筋砼芯桩外包水泥土构成。通过室内外模型试验、原型桩试验、有限元分析和理论研究相结合的方法对砼芯水泥土桩的承载性状进行了研究。同时进行了砼芯水泥土桩承载力可靠度研究。本文研究工作的创新性和所取得的研究成果主要表现在以下几个方面:1.砼芯水泥土桩荷载传递规律研究。进行了砼芯桩与水泥土之间荷载传递暨共同工作试验研究及有限元分析。模型桩试验表明:芯桩与水泥土之间的粘结强度与水泥土强度呈近似的线性关系,当水泥土达到某一强度fcu时,砼芯桩与水泥土之间的极限侧摩阻力值达到0.213fcu。由于桩周土的侧向约束作用,原型实测结果大于室内试验数值。弹塑性有限元分析表明:砼芯桩传递给水泥土的侧摩阻力在同一深度内通过桩土界面传递给桩周土,实现了荷载的有效传递。2.砼芯水泥土桩承载性状试验研究。根据砼芯水泥土桩荷载传递机理,提出竖向承载力计算新模式:分段叠加法,即在估算砼芯水泥土桩单桩承载力时,将砼芯水泥土桩划分为含芯桩段和无芯桩段两个部分,分别估算其承载力,砼芯水泥土桩的承载力为二者的叠加。无芯桩段的承载力按水泥土桩有关参数计算。含芯桩段的侧摩阻力可按钻孔灌注桩的相应指标计算侧摩阻力后乘以提高系数βs计算。βs的取值根据截面抗压刚度比或挤土密度确定。3.砼芯水泥土桩竖向承载性状的理论研究。推导了砼芯水泥土桩荷载传递基本微分方程的解析解,基于荷载传递法的基本原理,提出了分段递推法。根据土层和荷载传递函数的不同分别将含芯桩段和无芯桩段划分为不同的计算段,分段计算,逐段上推,可以得到砼芯水泥土桩的完全Q~s曲线。利用分段递推法对砼芯水泥土桩进行了参数分析,为桩型优化提供依据。4.利用JC法对天津市砼芯水泥土桩的承载力可靠度进行了分析。计算结果表明,砼芯水泥土桩单桩竖向承载力可靠指标平均值为2.232,略低于天津市预制桩和钻孔灌注桩的可靠度水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 竖向荷载下单桩的性状
• 1.2 竖向受荷桩理论分析方法
• 1.3 桩基可靠度研究概述
• 1.4 砼芯水泥土桩
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 砼芯水泥土桩荷载传递规律研究
• 2.1 室内试验研究
• 2.2 模型试验研究
• 2.3 现场试验研究
• 2.4 有限元分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 砼芯水泥土桩单桩竖向承载力试验研究
• 3.1 试验研究进展及存在问题
• 3.2 原型桩静载试验结果汇总
• 3.3 砼芯水泥土桩承载性状研究
• 3.4 砼芯水泥土桩承载力影响因素分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 砼芯水泥土桩承载性状的理论研究
• 4.1 砼芯水泥土桩荷载传递函数研究
• 沉降关系的理论推导'>4.2 均质地基中均质材料桩荷载^沉降关系的理论推导
• 沉降关系的理论推导'>4.3 砼芯水泥土桩荷载^沉降关系的理论推导
• 4.4 砼芯水泥土桩承载性状的理论研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 砼芯水泥土桩单桩竖向承载力可靠度分析
• 5.1 单桩竖向承载力可靠度分析的基本模式
• 5.2 随机变量的统计分析
• 5.3 可靠指标β的计算及结果分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 博士在读期间发表论文
• 博士在读期间参加科研
• 致谢