超长钻孔灌注桩承载性状研究

论文摘要

随着国民经济的快速发展,我国大跨度桥梁的建设日益增多。尽管大直径超长桩多应用在大跨度桥梁的基础上,但这类桩的设计计算方法却是基于现行的《公路桥涵地基与基础设计规范》,该规范的成果主要是针对中小直径的中长桩和短桩的研究,由于其承载力的计算与体系的变形互不联系、互不协调,且未考虑桩-土体系的相互作用,这已落后于实践,其计算方法并不适用于计算大直径超长钻孔灌注桩,而且规范中未考虑到各地区具体情况的差异。因此,为了能够充分发挥各种地质条件下大直径超长桩的承载潜力,节省工程造价,就有必要对特殊地质的大直径超长钻孔灌注桩的承载性状进行专门研究,这不仅是桩基理论自身发展的需要,更是工程界的迫切要求。本课题以包头至树林召高速公路黄河特大桥为依托,采取室内试验以及室外试验相结合的研究方法对黄河特殊地质长大直径钻孔灌注桩承载性状进行了研究。针对该工程实际,本文主要做了以下方面的工作:1)桥址处土的工程特性和参数研究:通过钻孔取样,依据现场和室内试验,研究桥址处土的物理特性、压缩性及强度等力学特性。通过荷载试验取得实测的侧摩阻力和桩端阻力的发挥数据。2)桥址处土对桥梁桩基础承载力影响的研究:结合桥址地质的实际情况-地质分层及其各项力学特性,进行自平衡法静载试验,得到各土层摩阻力和端阻力,校核前期桩基的计算工作,提出修改措施。通过本项目研究得到了黄河特殊地质条件下大直径超长灌注桩的侧摩阻力和端阻力的第一手实测数据,并提出了侧阻和端阻发挥的荷载传递函数,这可为同类地质条件下桩基的设计提供参考;本文还给出了黄河特殊地质条件下大直径超长灌注桩的桩基设计计算方法及设计参数的取值,这可为同类地质条件下桩基的设计和施工提供科学的依据;所取得成果提高了钻孔灌注桩桩基设计的可靠性,有利于降低工程投资,提高工程效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.1.1 研究的背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 国内外同类技术现状
• 1.2.1 设计
• 1.2.2 测试
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 研究方法和技术路线
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 土体工程特性研究
• 2.1 概述
• 2.2 工程地质条件
• 2.2.1 地形地貌
• 2.2.2 地层条件
• 2.3 水文地质条件
• 2.3.1 水文
• 2.3.2 河段河势演变、冲刷
• 2.3.3 凌汛和冰情
• 2.3.4 桥址区水腐蚀性评价
• 2.4 不良地质及地震
• 2.4.1 不良地质
• 2.4.2 地震
• 2.5 工程地质评价
• 2.6 试桩桩位处土的工程特性和参数
• 2.6.1 钻孔土层描述
• 2.6.2 土体液化分析
• 2.6.3 土体参数
• 第三章 桩基础承载力的自平衡测试
• 3.1 概述
• 3.2 试桩目的和试验依据
• 3.2.1 试桩目的
• 3.2.2 试验依据
• 3.3 施工情况
• 3.3.1 施工概况
• 3.3.2 试桩施工具体步骤
• 3.4 自平衡试验
• 3.4.1 试验原理
• 3.4.2 测试系统
• 3.4.3 测试规程
• 3.4.4 测试情况
• 3.4.5 自平衡规程分析结果
• 3.4.6 轴向力测试及相关指标的计算方法
• 3.4.7 转换方法
• 3.5 检测结论
• 3.5.1 极限承载力
• 3.5.2 使用荷载下承载力-位移关系
• 第四章 桩基承载性状分析
• 4.1 试桩自平衡法加载轴力分布情况
• 4.2 侧摩阻力发挥性状分析
• 4.2.1 实测摩阻力与地质报告提供值的比较
• 4.2.2 分层土侧摩阻力发挥性状
• 4.2.3 侧摩阻力与桩土相对位移的关系
• 4.2.4 桩侧摩阻力发挥的荷载传递函数
• 4.3 桩端阻力发挥性状分析
• 4.3.1 实测桩端承载力-位移关系
• 4.3.2 桩端阻力发挥的荷载传递函数
• 4.3.3 桩端阻力计算值与实测值的比较
• 4.4 试桩承载力等效转换结果
• 4.5 桩端阻力与桩侧阻力分配情况
• 4.6 桩侧阻力和桩端阻力的分项系数
• 4.6.1 基桩的分项系数
• 4.6.2 主要规范的规定
• 4.6.3 分项系数的选取
• 4.7 桩身自重
• 4.7.1 超长大直径钻孔灌注桩自重问题
• 4.7.2 设计中桩身自重的考虑
• 4.8 桩身压缩量
• 第五章 桩基础的数值模拟
• 5.1 计算软件的选取
• 5.2 本构模型的选取
• 5.3 建立有限元模型
• 5.3.1 桩身
• 5.3.2 土体
• 5.3.3 接触面
• 5.3.4 约束条件
• 5.3.5 参数选取说明
• 5.3.6 有限元计算模型
• 5.4 数值模拟分析
• 5.4.1 分析对象
• 5.4.2 桩径变化
• 5.4.3 桩端注浆效果模拟
• 5.4.4 桩身弹性模量变化
• 5.4.5 桩长变化
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢