非饱和土中输电铁塔扩底桩上拔特性模型试验及理论研究

论文摘要

近年来,随着我国国民经济的迅速发展,超高压电网、风力发电、地下空间、近海工程等领域的开发和建设呈现迅猛发展的势头。随着经济发展的深入以及逐日增加的环境压力,我国的增长逐渐从粗放型转向集约型,也日益注重工程建设对环境的影响。扩底桩作为一种经济、有效、对环境破坏小的抗拔桩基形式,广泛地应用于超高压输电线路基础、风机基础、地下建(构)筑物、近海工程的抗拔(浮)设计中。随着扩底桩广泛开展的工程实践,针对其极限上拔承载力、荷载位移曲线、破坏机理等方面的试验、数值模拟、理论研究均迅速发展。本文使用大尺寸模型试验的方法对上拔特性进行了研究。并着重分析了埋深比与土体饱和度对扩底桩上拔荷载位移曲线、上拔荷载传递规律、极限上拔承载力、桩周土体位移及应力发展规律及破坏模式的影响。通过数值计算的方法对试验结果进行了模拟,较好的模拟了大尺寸模型试验的结果,印证所建模型及所选参数的合理性。在此基础上,分析非饱和土地基中饱和度的变化扩底桩抗拔荷载位移曲线及极限上拔承载力的影响;并结合有限元软件Seep/W分析了降雨、地下水位变化对非饱和土中扩底桩抗拔荷载位移曲线及极限上拔承载力的影响。最终基于经验的扩底桩上拔极限承载力计算公式,使用数值方法得到了可用于手算的图表,通过对多为学者的试验结果的计算,印证了此公式的可用性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 现有研究存在的主要问题及本文主要研究内容
• 1.3.1 现有研究存在的主要问题
• 1.3.2 本文主要研究内容
• 2 扩底桩上拔特性大尺寸模型试验
• 2.1 引言
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试验模型槽
• 2.2.2 试验加载及测量系统
• 2.2.3 模型桩
• 2.2.4 模型土制备
• 2.2.5 试验过程
• 2.3 试验结果
• 2.3.1 上拔荷载位移曲线
• 2.3.2 桩身轴力传递规律
• 2.3.3 桩周土体应力及位移
• 2.3.4 桩周土破坏模式
• 2.4 本章小结
• 3 试验结果分析及试验结果的数值分析
• 3.1 引言
• 3.2 试验结果分析
• 3.2.1 扩底桩上拔荷载-位移曲线发展规律
• 3.2.2 扩底桩极限上拔承载力
• 3.2.3 扩底桩上拔荷载传递规律
• 3.2.4 扩底桩上拔桩周土体位移及应力发展规律
• 3.2.5 扩底桩上拔桩周土体破坏规律及破坏模式
• 3.3 试验结果的数值模拟
• 3.3.1 计算模型的建立
• 3.3.2 模型试验的模拟
• 3.5 本章小结
• 4 降雨入渗对扩底桩上拔特性的影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 降雨对扩底桩上拔特性的影响
• 4.3 模型的建立
• 4.4 扩底桩上拔特性的影响因素
• 4.4.1 饱和度对扩底桩上拔特性的影响
• 4.4.3 降雨对非饱和土中扩底桩上拔特性的影响
• 4.5 本章小结
• 5 扩底桩极限上拔承载力计算方法
• 5.1 引言
• 5.1.1 规范算法
• 5.1.2 其他理论算法
• 5.2 扩底桩极限上拔承载力的简化算法
• 5.2.1 计算模型的建立
• 5.2.2 简化的扩底桩极限上拔承载力公式
• 5.3 与试验结果的比较
• 5.4 本章小结
• 6 结论和展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历及发表文章情况
• 作者简历
• 硕士期间完成的主要学术论文