橡胶混凝土桩复合地基力学性能研究

论文摘要

随着国民经济的高速发展,越来越多的废旧橡胶制品形成的黑色污染正在威胁着全人类的生存环境。将废橡胶掺入混凝土内,既减少了废橡胶固体废弃物,又能够改善混凝土的一些性能,能够为生产所用。橡胶混凝土具有较高的阻尼比,当混凝土受到冲击荷载时能够起到缓冲作用,消耗冲击功。橡胶混凝土桩复合地基充分利用了橡胶混凝土的优点,抑制了其缺点。因此,研究橡胶混凝土桩复合地基有着重要的科学意义和社会意义。论文采用室内模拟实验方法,研究废轮胎橡胶粉和橡胶块作为一种成分取代部分水泥或粗骨料的混凝土桩在竖直荷载和水平荷载作用下的力学性能。主要包括以下几个方面的内容：（1）研究了橡胶混凝土的抗压性能,包括立方体抗压强度、弹性模量、应力和应变关系,探讨了橡胶粉掺量对抗压性能和弹性模量的影响。（2）对橡胶混凝土桩在竖直荷载下进行试验研究,分析了不同橡胶粉掺量混凝土桩在竖直荷载下的变形规律以及承载力特性、桩土应力应力比、桩土荷载分担规律；进一步揭示橡胶混凝土桩复合地基的工作机理与特性。（3）进行橡胶混凝土桩在水平荷载下的试验研究,分析了不同橡胶粉掺量的混凝土桩、不同竖向荷载和不同的褥垫层厚度在水平荷载作用下的桩顶、桩身及桩身应力的情况；揭示了橡胶混凝土桩在水平荷载作用下的作用机理。实验同时,采用ANSYS中所提供的Drucker-Prager弹塑性模型,结合橡胶混凝土桩特点建模,基于有限元方法计算橡胶混凝土桩复合地基沉降、承载力问题,与理论研究进行对比。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及问题提出
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 问题的提出
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究的意义和内容
• 1.3.1 研究的意义
• 1.3.2 研究的内容
• 第2章 刚性桩复合地基基本理论
• 2.1 刚性桩类型的确定
• 2.2 复合地基的基本概念
• 2.2.1 面积置换率
• 2.2.2 桩土应力比
• 2.2.3 桩土荷载分担比
• 2.3 褥垫层技术
• 2.3.1 褥垫层的作用
• 2.3.2 褥垫层的合理厚度
• 2.4 垂直荷载下刚性桩复合地基的性能
• 2.4.1 不同部位桩的受力
• 2.4.2 桩传递轴向力的特点
• 2.4.3 复合地基的变形模式
• 2.5 刚性桩复合地基变形分析
• 2.5.1 沉降影响因素
• 2.5.2 刚性桩复合地基变形计算
• 2.5.3 考虑桩—土—垫层相互作用的沉降计算方法
• 2.6 刚性桩复合地基承载力分析
• 2.6.1 承载力影响因素
• 2.6.2 刚性桩复合地基承载力计算
• 第3章 橡胶混凝土力学性能测定
• 3.1 引言
• 3.2 实验原材料
• 3.2.1 橡胶粉及橡胶颗粒
• 3.2.2 水泥
• 3.2.3 集料
• 3.2.4 水
• 3.3 试样制作与养护
• 3.4 试样结果与分析
• 3.4.1 抗压强度试验
• 3.4.2 受压本构曲线
• 3.4.3 弹性模量试验
• 第4章 橡胶混凝土桩竖直荷载试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验概况
• 4.3 试验方案
• 4.3.1 试验分组
• 4.3.2 加压装置
• 4.3.3 位移量测仪器
• 4.3.4 土压力测量
• 4.3.5 应变测试仪系统
• 4.4 试验加载、卸载系统及终止加载条件
• 4.5 试验结果分析
• 4.5.1 沉降曲线
• 4.5.2 桩、土荷载分担曲线
• 4.5.3 桩身应变曲线
• 4.5.4 桩身轴力曲线
• 4.6 小结
• 第5章 橡胶混凝土桩水平荷载试验研究
• 5.1 引言
• 5.2 试验概况
• 5.3 试验结果与分析
• 5.3.1 桩橡胶粉掺量对桩顶位移的影响
• 5.3.2 桩橡胶粉掺量对桩身应力的影响
• 5.3.3 竖直荷载对桩顶水平位移的影响
• 5.3.4 褥垫层厚度对桩顶水平位移的影响
• 5.4 小结
• 第6章 橡胶混凝桩性状影响因素数值模拟研究
• 6.1 引言
• 6.2 ANSYS计算模型的建立
• 6.2.1 ANSYS软件简介
• 6.2.2 橡胶混凝土桩复合地基的建模
• 6.3 橡胶混凝土桩复合地基数值模拟分析
• 6.3.1 桩受橡胶粉掺量的影响
• 6.3.2 褥垫层厚度的影响
• 第7章 结论和展望
• 7.1 本文结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 附录 （ANSYS命令流）