考虑土体塑性屈服的水平受荷长桩性状分析

论文摘要

本文根据水平受荷桩研究现状和目前存在的问题,主要针对弹性长桩的受力特点,对其进行受力性状的研究,特别提出了当水平荷载较大,桩前土体位移较大,出现部分塑性屈服的情况下,桩的近似计算方法,这种方法是对前人不考虑桩前土体塑性屈服的计算方法的一种补充和修正。本文具体做了以下工作：1.概括总结了水平受荷桩的概念及分类、受力性状、破坏方式,应用历史及研究现状等,讨论了目前的研究方法,提出各自的优缺点和适用性。2.针对于砂土地基,提出一种适合于水平受荷长桩的合理实用的计算方法,该方法考虑了土体的非线性性质,同时考虑了桩前土体处于弹性状态和出现部分塑性屈服两种情况,分别采用Gleser有限差分结合迭代法和Reese-Matlock法给出了两组四阶变系数非线性微分方程的近似解答。并分别通过一个现场试验和一个数值算例对本文的计算方法进行了验证。3.针对于粘性土地基,讨论了现有的地基模型,对现有的计算方法进行对比分析,认为张有龄法在土体处于弹性状态时具有一定的适用性,但是当桩前土体出现部分塑性屈服时,需要进行修正,本文给出了当桩前土体出现部分塑性屈服时,对张有龄法进行修正后的计算方法,并通过一个工程实例进行了验证。4.利用PLAXIS有限元软件模拟了水平受荷单桩受力性状。分析过程中,都给桩施加较大的水平力,考虑了土体的塑性屈服对于桩受力性状的影响。首先,运用PLAXIS有限元数值算例验证了论文第三章粘土地基中考虑土体塑性屈服的修正的张有龄法的合理性,同时也证明了本文PLAXIS有限元模型建模的正确性；然后,运用PLAXIS有限元模型分析了均质土地基中桩身参数的变化对于桩受力性状的影响,证明了弹性长桩的变性特点和土体屈服特点；最后分析了均质土地基中出现性质差异较大的土层时,对于桩身受力性状影响,考虑了土体塑性屈服对于计算结果的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 水平受荷桩的概念及分类
• 1.1.2 水平受荷桩的受力性状
• 1.1.3 水平受荷桩的破坏方式
• 1.1.4 水平受荷桩的应用历史
• 1.2 水平受荷桩国内外研究现状
• 1.2.1 极限地基反力法（极限平衡法）
• 1.2.2 弹性地基反力法
• 1.2.3 复合地基反力法（p-y曲线法）
• 1.2.4 实验方法
• 1.2.5 有限单元法
• 1.3 本文主要工作和创新点
• 第2章 砂土地基中水平受荷长桩的弹塑性分析
• 2.1 引言
• 2.2 桩土相互作用基本概念
• 2.2.1 长短桩的判断
• 2.2.2 弹性长桩的特点
• 2.2.3 水平地基反力系数
• 2.2.4 极限土反力
• 2.3 桩前土体处于弹性状态时桩的受力性状分析
• 2.3.1 基本假定
• h的非线性性质'>2.3.2 水平地基反力系数k_h的非线性性质
• 2.3.3 桩前土体处于弹性状态时桩身挠曲线微分方程的建立
• 2.3.4 四阶变系数非线性微分方程的解答
• 2.4 桩前土体达到部分塑性屈服时桩的受力性状分析
• 2.4.1 基本假定
• 2.4.2 桩前土体达到部分塑性屈服时桩身挠曲线微分方程的建立
• 2.4.3 四阶常微分方程和变系数非线性四阶微分方程的联立解答
• 2.5 算例分析
• 2.5.1 桩前土体处于弹性状态的算例分析
• 2.5.2 桩前土体部分达到塑性屈服的算例分析
• 2.6 计算参数对计算结果的影响
• 2.7 本章小结
• 第3章 粘性土地基中水平受荷长桩的弹塑性分析
• 3.1 引言
• 3.2 土与基础相互作用的地基模型简介
• 3.2.1 Winkler地基模型
• 3.2.2 弹性连续介质模型
• 3.2.3 双参数地基模型
• 3.3 双参数地基模型下土体处于弹性状态时桩的受力性状分析
• 3.3.1 桩前土体处于弹性状态时桩身挠曲线微分方程的建立
• 3.3.2 桩身微分方程的有限差分法数值计算
• 3.3.3 双参数地基法与张有龄法的算例比较
• 3.4 双参数地基模型下土体达到部分塑性屈服时桩的受力性状分析
• 3.4.1 桩前土体达到部分塑性屈服时桩身挠曲线微分方程的建立
• 3.4.2 桩身微分方程的近似解答
• 3.4.3 考虑土体塑性屈服的张有龄法的算例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 水平受荷单桩受力性状的PLAXIS有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 PLAXIS有限元模型的建立
• 4.2.1 PLAXIS软件功能简介
• 4.2.2 PLAXIS水平受荷桩有限元模型的建立
• 4.3 粘性土地基中水平受荷长桩计算的PLAXIS有限元模型
• 4.3.1 模型的建立
• 4.3.2 计算分析
• 4.4 桩身参数变化对于桩受力性状的影响
• 4.4.1 桩土相互作用模型建立
• 4.4.2 桩长对于桩受力性状的影响
• 4.4.3 桩径对于桩受力性状的影响
• 4.5 土层参数的变化对于桩受力性状的影响
• 4.5.1 桩土模型的建立
• 4.5.2 不同的土层分布对于桩受力性状的影响
• 4.5.3 土层参数变化及不同土层分布对于桩的特征长度的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 进一步工作
• 参考文献
• 硕士期间发表（或录用）的论文及专利
• 致谢