混凝土灌注桩水平承载性能研究

论文摘要

当代土木工程含盖了地质灾害、水利、采矿、港口、码头、海洋工程、工业与民用建筑、市政桥梁和道路等多个工程领域。工业与民用建筑工程也从原有简单的多层建筑以及低矮构筑物发展到高层甚至超高层建筑和高耸结构。在港口、码头、电力线路以及海洋等工程的设计过程中,水平荷载（如船舶荷载、波浪作用力、水流作用力等）越来越成为设计时应考虑的重要因素,有时甚至起控制作用；在高层建筑及超高层建筑和高耸结构的设计中,风力和地震力等水平荷载也是设计中的控制因素,桩基的水平承载力和位移计算成为设计的重要内容之一；在桥梁工程中,桩除了要承担较大的竖向荷载外,由于波浪、风、地震动、船舶的撞击力以及车辆荷载制动力等的存在,往往还使桩承受较大的侧向荷载,从而导致桩的受力状态更为复杂。桩在承受侧向荷载的时候,桩土体系相互关系错综复杂,影响因素较多,随机性很大,因此,研究桩基础在水平荷载作用下的承载特性显得越发重要。本文系统总结了水平受荷桩的工作性状,不同种类水平受荷桩的破坏机理以及水平受荷单桩的分析计算方法；结合工程实例开展了水平受荷单桩的载荷试验,对试验方法进行了总结分析并对其结果进行了分析整理,获得了有工程参考价值的结论,也为灰色系统法预测分析其变形曲线、临界荷载以及极限承载力提供了基础数据；运用GM（1,1）对试桩的数据进行了建模,建立了水平荷载的广义时间（水平位移）的影响序列并进行了精度检验并对极限承载力进行了预测,为了修正误差,又运用了残差的GM（1,1）模型对水平受荷桩的广义时间（水平位移）的影响序列进行了残差修正,得到了精度较高荷载-位移曲线的模型,依据此模型对单桩的水平临界荷载进行了预测,将预测值与实测值进行了对比,并进行了误差分析,获得了较满意的预测结果,证明运用灰色系统法进行桩的水平承载力的预测具有较好的工程应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文采用的研究方法、目的与意义
• 1.4 本文所作的工作
• 2 水平受荷单桩的工作性状与分析方法
• 2.1 单桩在水平荷载作用下的工作性状
• 2.1.1 水平力-位移曲线反应出的水平受荷桩的工作性状
• 2.1.2 桩的相对刚度、相对桩长及分类
• 2.1.3 水平荷载作用下各类单桩的破坏机理
• 2.2 水平受荷单桩的分析计算方法
• 2.2.1 水平荷载的类型
• 2.2.2 水平荷载作用下单桩的分析方法
• 2.3 本章小结
• 3 水平受荷桩的静载试验
• 3.1 单桩水平静载试验方法简述
• 3.1.1 试验的目的与意义
• 3.1.2 试验加载设备与仪表装置
• 3.1.3 试验加载方法
• 3.1.4 单桩水平临界荷载（桩身受拉区混凝土明显退出工作前的最大荷载）按下列方法综合确定
• 3.1.5 单桩水平极限荷载可按以下方法综合确定
• 3.1.6 地基水平抗力系数的比例系数m的确定
• 3.2 水平荷载桩的现场试验研究
• 3.2.1 工程概况
• 3.2.2 工程地质条件
• 3.2.3 试验目的
• 3.2.4 试验方法
• 3.2.5 试验设备
• 3.2.6 试验条件
• 3.2.7 水平静载试验结果
• 3.2.8 试验结果分析
• 3.2.9 m值的计算
• 3.3 本章小结
• 4 灰色系统法在预测水平受荷桩的力学性能中的应用
• 4.1 灰色系统概述
• 4.1.1 灰色系统的起源与发展
• 4.1.2 灰色系统法的主要研究内容
• 4.1.3 灰数与灰方程的概念
• 4.1.4 灰色系统的建模
• 4.2 灰色系统法的工程应用
• 0关系曲线的预测方法'>4.2.1 水平受荷桩H-y₀关系曲线的预测方法
• 4.2.2 水平受荷桩GM（1,1）模型的建立与精度分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果