挤扩多盘桩极限承载力及桩—土间剪应力和位移关系研究

论文摘要

本文介绍了挤扩多盘桩的国内外发展现状,总结了目前挤扩多盘桩理论及试验的研究内容、研究方法、研究成果,提出国内、外挤扩多盘桩研究中存在的一些问题。同时,针对目前国内外研究中存在的一些问题进行了理论和试验研究,为挤扩多盘桩的设计和应用提供理论支持。本文的研究优化挤扩多盘桩的设计,使承力盘布置更加合理,让该桩的优势充分发挥,便于该桩的大规模推广和应用,使挤扩多盘桩能够创造出更大的经济效益和社会效益。本文在这样的背景下,由国家自然科学基金项目（基于滑移线理论的挤扩多盘桩土体破坏机理及单桩极限承载力,项目号：50878096）资助完成的。本文采用有限单元法,利用大型有限元软件ANSYS分析了挤扩多盘桩的影响因素,同时利用实际工程现场的原状土进行试验分析,得出桩-土间剪应力和位移关系的函数,并且能够把试验的真实数据与有限元软件有效结合,利用桩-土间无节点位移、接触及弹簧边界实现桩-土共同工作的状态,找出合理的桩-土边界关系,提出承载力理论分析方法,同时建立刚塑性模型并,求出摩擦系数,推导侧摩阻力极限承载力公式,为挤扩多盘桩的研究提供参考。本文采用的试验方法在桩基础的桩-土侧摩阻力的试验研究方面是一个新的突破。本文的研究成果使挤扩多盘桩的设计更准确、更符合工程实际,也是对挤扩多盘桩已有研究成果进一步的补充和完善,为进一步推进该技术的广泛应用奠定了坚实的理论基础。

论文目录

• 内容提要
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 现代桩基础的发展趋势
• 1.2.1 国内外桩基技术发展现状
• 1.2.2 现代桩基技术的发展方向
• 1.3 径向挤扩灌注桩的研究情况
• 1.3.1 挤扩多盘灌注桩
• 1.3.2 DX挤扩灌注桩
• 1.3.3 挤扩多盘灌注桩施工工艺、挤扩设备
• 1.3.3.1 施工工艺
• 1.3.3.2 挤扩设备
• 1.3.4 挤扩多盘桩及挤扩装置的试验与应用
• 1.3.4.1 试验
• 1.3.4.2 应用
• 1.3.5 国内外研究情况结论及存在的问题
• 1.3.5.1 国内外研究情况结论
• 1.3.5.2 国内、外挤扩多盘桩研究中存在的问题
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 挤扩多盘桩的影响因素分析
• 2.1 有限元分析的理论基础
• 2.1.1 屈服准则
• 2.1.2 混凝土单元的理论基础
• 2.1.3 非线性理论
• 2.1.4 有限变形问题
• 2.2 模型建立及基本参数
• 2.2.1 基本假定
• 2.2.2 计算简图及参数设计
• 2.2.3 加载过程
• 2.3 挤扩多盘桩的影响因素分析
• 2.3.1 盘的坡度对挤扩多盘桩的影响
• 2.3.1.1 建模及划分网格情况
• 2.3.1.2 有限元计算结果分析
• 2.3.2 盘的位置对挤扩多盘桩的影响
• 2.3.2.1 建模及划分网格情况
• 2.3.2.2 有限元计算结果分析
• 2.3.3 盘的间距对挤扩多盘桩的影响
• 2.3.3.1 建模及划分网格情况
• 2.3.3.2 有限元计算结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 桩-土间剪应力与位移关系试验研究
• 3.1 试验过程
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试件制作
• 3.1.3 土的性质的测定
• 3.1.4 试件的形成
• 3.1.5 加载装置及量测仪器
• 3.1.6 试验过程
• 3.1.6.1 试件安装就位
• 3.1.6.2 加载过程
• 3.1.7 试验现象
• 3.2 采集数据的整理及桩-土间剪应力与位移关系的函数
• 3.2.1 采集数据的整理
• 3.2.2 通过试验数据确定桩-土间剪应力与位移关系函数
• 3.2.3 弹簧单元实常数的实现
• 3.3 本章小结
• 第4章 挤扩单盘桩的承载力分析
• 4.1 分析的理论基础
• 4.1.1 接触问题
• 4.1.2 弹簧单元
• 4.2 挤扩单盘桩承载力的分析
• 4.2.1 挤扩单盘桩的模型建立及基本参数
• 4.2.2 计算结果分析
• 4.2.2.1 无节点位移情况下的变形图、应力和应变云图
• 4.2.2.2 接触边界情况下的变形图、应力和应变云图
• 4.2.2.3 弹簧边界情况下的变形图、应力和应变云图
• 4.2.3 利用弹簧单元分析挤扩单盘桩的承载力
• 4.2.3.1 受力过程分析
• 4.2.3.2 承载力分析
• 4.2.4 本章小结
• 第5章 挤扩多盘桩侧摩阻力极限承载力分析
• 5.1 极限分析理论
• 5.1.1 极限分析理论的发展现状
• 5.1.2 极限分析理论中土体或地基的破坏模式
• 5.1.3 极限分析的基本方法
• 5.2 刚塑性模型的建立及摩擦系数的确定
• 5.3 按滑移线理论计算盘的极限承载力
• 5.3.1 莫尔-库仑定律
• 5.3.2 塑性势理论
• 5.3.3 虚功原理
• 5.3.4 盘下土体的承载力
• 5.4 挤扩多盘桩侧摩阻力极限承载力分析
• 5.4.1 基本假定
• 5.4.2 挤扩多盘桩极限承载力公式
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 读博士学位期间发表的学术论文及支撑的项目
• 致谢