静压桩沉桩挤土效应分析

论文摘要

静压桩因具有无噪音、无振动、无冲击力,施工应力小等诸多优点而得到较广泛的应用。但是,静压桩同时是一种挤土桩,而且随着高层建筑物的大量兴建,建筑群密集,沉桩产生的挤土效应会对周边环境造成不利影响,严重的可能造成邻近建筑物的开裂、道路隆起以及地下管线断裂等工程事故。因此有效地预估静压桩产生的挤土效应具有非常重要的工程意义。静压桩施工对周围环境影响的分析方法,主要有小孔扩张理论和数值模拟的方法。本文在参考大量文献的基础上,系统地总结了小孔扩张理论的计算方法,阐述了基于Mobr-Coulomb屈服准则的圆柱形孔扩张理论的计算方法。静压桩沉桩过程是一个稳态贯入过程,不同于一般的静力问题施工,也有别于打桩等动力问题,应该突出预制桩的贯入和挤土特征,一般可以采用三种方式来模拟桩的贯入:力贯入法、位移贯入法、孔扩张方式。本文主要做了以下工作:（1）介绍本文的研究背景,总结了目前关于静压桩沉桩挤土效应的研究现状,提出本文要研究、解决的问题。（2）本文用有限元数值模拟,分析位移贯入法是否能合理模拟桩的挤土效应。首先分析单桩挤土效应,对不同位置、桩径、桩土模量比产生的水平及竖向位移场作对比分析,得出水平位移在径向位移绝对值最大值发生在距桩10 d;在深度方向位移的最大值在桩端以下4d处。对于竖向位移,地表土体主要表现为竖向下沉。桩体直径越大,沉桩产生的水平和竖向位移场越大;土体较硬时,竖向位移表现为隆起。其次,分析了对于双桩和三桩的挤土效应。通过有限元计算分析得出:对于双桩由于受已存在桩的遮帘作用,一区土体水平位移和竖向位移比其它两个区小许多;二区受已存在桩的影响限制了水平侧移,竖向隆起量加剧。对于三桩,一区土体位移规律和双桩相同;二区由于有两根已压入桩的存在,土体水平位移和竖向位移相对三区的位移有所减小;三区的水平位移与双桩二区土体位移规律类似。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 静压桩沉桩的挤土原理
• 1.3 静压桩挤土效应的研究现状
• 1.3.1 静压桩沉桩的理论研究
• 1.3.2 静压桩沉桩的现场实测及室内模型试验研究
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 静压桩沉桩理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 土体弹塑性理论及本构模型
• 2.2.1 土体的屈服准则
• 2.2.2 流动法则和硬化定律
• 2.2.3 土体弹塑性矩阵
• 2.3 圆孔扩张理论的弹塑性解分析
• 2.3.1 基本假设与基本方程
• 2.3.2 圆孔扩张理论弹性解分析
• 2.3.3 圆孔扩张理论塑性解分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 单桩挤土效应数值模拟
• 3.1 论文相关的理论知识
• 3.1.1 有限元法简介
• 3.1.2 论文涉及的软件和模型
• 3.2 有限元分析静压桩沉桩过程应注意的几个问题
• 3.3 静压桩单桩挤土效应模型建立和计算结果
• 3.3.1 基本假定
• 3.3.2 计算简图
• 3.3.3 计算结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 群桩挤土效应数值模拟
• 4.1 引言
• 4.2 双桩挤土位移分析
• 4.2.1 有限元模型的建立
• 4.2.2 结果分析
• 4.3 三桩挤土位移分析
• 4.3.1 有限元模型的建立
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 工程实例
• 4.4.1 工程简介
• 4.4.2 有限元模型的建立及计算结果
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的相关学术论文
• 致谢