大直径钢护筒嵌岩桩力学行为分析与工程应用研究

摘要

三峡蓄水前，为满足内河航运对大型、专业化的需要，国内提出了在天然河流状况下大水位差（水位大于20m）架空直立式码头结构形式，有大量的文字资料及力学研究资料和共工程实例作为研究基础。但是随着三峡工程建成蓄水，传统的架空直立式码头由于施工、使用和水文条件发生了很大的变化，已经不能适应建设发展的需要，特别是重庆果园港等一大批港口建设实践中，发现和认识了在高变幅、枯水时间短和陡峭基岩上码头建设存在的问题，本论文的研究成果主要是利用实验室的模型实验和利用数值模拟方式，分析大直径看护筒嵌岩桩的力学行为。并将研究成果应用到工程实例中。
　　本论文的主要研究成果有以下方面:
　　(1)利用ABAQUS软件结合物理模型分析大直径钢护筒嵌岩桩的受到的垂直竖向力、水平横向力同时作用下的承载性状。同时得到随着钢护筒嵌岩深度的增加，存在一个临界值的结论，即嵌岩深度超过临界值后，即使继续增大嵌岩深度，对桩基的水平承载能力已无明显作用。应用到工程实例中普通嵌岩桩嵌岩深度取4倍桩径到5倍桩径，而钢护筒嵌岩桩的嵌岩深度取桩径到2倍桩径的深度。
　　(2)通过有限元分析影响钢护筒桩的水平承载力的因素:有无覆盖土层、有无泥皮、有无凸肋可有效确保钢护筒与桩芯混凝土成为一个整体，发挥其整体受力特性。
　　(3)将数值模拟和实验室模型结合，分析三个接触面的受力特性，研究钢管砼柱承载性状分析，为取得更好的整体受力特性打下基础。
　　(4)提出了钢护筒嵌岩桩施工的钢抱箍双向悬空支撑系统施工技术及施工技术质量控制要求。并针对山峡库区大水位差的水文条件和陡岩的地质条件，提出来局部回填的钢护筒稳桩计算技术。
　　研究成果对同类工程中大直径钢护筒嵌岩桩的设计施工具有参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 桩基础的应用与发展

1．2 大直径钢护筒嵌岩桩在水工结构中的应用

1．3 大直径钢护筒嵌岩桩的理论与技术研究现状

1．4 工程背景

1．5 主要研究内容

第二章 大直径钢护简嵌岩桩结构特点与结构设计

2．1 概述

2．2 大直径钢护筒嵌岩桩的结构型式

2．3 大直径钢护筒嵌岩桩的结构设计

2．3．1 钢护筒嵌岩桩护筒壁结构形式

2．3．2 钢护筒嵌岩桩嵌岩深度临界值

2．4 大直径钢护筒嵌岩桩的工程技术要求

2．5 小结

第三章 大直径钢护筒嵌岩桩力学行为分析

3．1 概述

3．2 大直径钢护筒嵌岩桩承载性状有限元分析

3．2．1 单元类型及材料属性

3．2．2 接触属性

3．2．3 边界条件

3．2．4 有限元结果分析

3．3 大直径钢护筒嵌岩桩有限元几何结构模型分析

3．3．1 几何模型

3．3．2 边界条件

3．3．3 材料参数

3．4 影响大直径钢护筒嵌岩桩力学行为的因素

3．4．1 嵌岩深度影响

3．4．2 钢护筒材料壁厚对横向力的影响

3．4．3 上覆盖土层的影响

3．4．4 周围土体土质性质的影响

3．4．5 孔壁泥皮和杂质影响

3．4．6 护筒壁表面形状影响

3．5 本章小结

第四章 大直径钢护筒嵌岩桩施工技术研究

4．1 概述

4．2 大直径钢护筒嵌岩桩施工方法比选

4．2．1 人工成孔

4．2．2 机械成孔

4．3 钢抱箍双向悬空支撑系统施工技术

4．3．1 钢抱箍双向悬空支撑系统施工流程

4．3．2 支撑系统安装质量控制要点

4．4 陡峭岩质岸坡局部回填的钢护筒稳桩施工技术

4．5 施工过程模拟结构分析

4．5．1 钢护筒与钢筋混凝土联合受力试验加载方法

4．5．2 试验数据分析

4．5．3 结果对比分析

4．6 钢护简施工过程监测与控制技术

4．7 小结

第五章 果园港码头大直径钢护筒嵌岩桩设计与施工应用

5．1 工程概况

5．2 重庆果园港码头结构大直径钢护筒嵌岩桩设计

5．2．1 工程地质条件

5．2．2 果园港作业平台桩基础型式方案比选

5．3 重庆重庆果园港码头结构大直径钢护筒嵌岩桩施工

5．3．1 果园港码头大直径嵌岩桩钢护筒安装和下沉施工工工艺

5．3．2 果园港码头大直径嵌岩桩施工工艺流程

5．3．3 果园港码头大直径嵌岩桩桩基础质量监测要求和保证

5．4 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果