斜拉荷载下扩底短桩模型试验与理论分析

论文摘要

扩底桩在地下构筑物的抗浮和作用较大弯矩的建（构）筑物的基础设计中广泛应用,很多学者从抗拔角度对扩底桩进行了大量的研究并取得成果,少量学者进行了扩底桩在水平力作用下的研究,而斜拉荷载作用下扩底桩工程性状的研究还很粗浅,针对这一现状,本文综述了扩底桩的研究现状（分别从抗拔作用和水平力两个角度来阐述）,总结了扩底抗拔桩的位移以及抗拔承载力的计算方法,还推导了扩底桩在水平荷载作用下的水平位移计算公式,并对矮寨大桥模型试验扩底桩进行了设计,验证了推导公式的正确性。基于室内模型试验,分析了扩底桩在斜拉载荷下的荷载-位移曲线。运用FLAC3D有限差分软件对模型试验中扩底桩进行了数值模拟,基于数值模拟结果,分析了在斜拉荷载下扩底桩的工作性状,并与等截面桩进行了比较。研究结果表明:随着斜拉载荷的增大,扩底桩的水平位移、竖向位移也随之增大。在斜拉力作用下扩底桩身水平位移第一零点下降,桩身竖向位移出现不均匀分布情况,桩身竖向应力分布情况复杂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 扩底桩的研究现状
• 1.2.1 扩底桩抗拔作用的研究现状
• 1.2.2 扩底桩在水平荷载下的研究现状
• 1.3 本文的研究思路和工作内容
• 第二章 上拔力作用下扩底桩的位移及承载力计算
• 2.1 概述
• 2.2 位移计算方法
• 2.2.1 几种计算方法
• 2.2.2 分析与比较
• 2.3 抗拔承载力计算方法
• 2.3.1 几种计算方法
• 2.3.2 分析与比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 水平荷载作用下扩底桩的位移计算
• 3.1 概述
• 3.2 等截面桩水平位移计算
• 3.3 扩底桩水平位移计算
• 3.4 工程应用
• 3.4.1 等截面桩水平位移计算
• 3.4.2 扩底桩设计和验算内容
• 3.4.3 扩底桩和等截面桩水平位移对比
• 3.5 本章小结
• 第四章 斜拉荷载作用下扩底桩模型试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 模型试验概况
• 4.3 扩底桩施工
• 4.4 监测方案
• 4.4.1 监测目的及基本要求
• 4.4.2 监测仪器与方法
• 4.5 监测结果分析
• 4.5.1 桩顶竖向位移分析
• 4.5.2 桩顶水平位移分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 扩底桩斜拉载荷试验的数值分析
• 5.1 概述
• 5.2 有限差分法的基本原理
• 5.3 有限差分法的解题步骤
• 5.4 FLAC3D 程序简介
• 5.4.1 本构模型的选用
• 5.4.2 有限差分网格
• 5.4.3 接触面
• 5.4.4 边界
• 5.4.5 初始地应力场的生成
• 5.5 FLAC3D 计算模型的建立
• 5.5.1 问题描述
• 5.5.2 建模过程
• 5.6 数值计算结果分析
• 5.6.1 扩底桩荷载-位移曲线分析
• 5.6.2 扩底桩工作性状分析
• 5.6.3 等截面桩工作性状分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表论文目录
• 附录 B 攻读学位期间参加的科研课题项目