桩-土共同作用下承受荷载的管桩受力机理及工作性能研究

摘要

桩基础具有承载力高、稳定性好、基础沉降及差异变形小、抗震性能好及具有对各种地质条件的适用性强等优点，被广泛应用于高层建筑、近海采油、大型桥梁工程建设、海岸码头及大型动力机器基础等实际工程中。随着土木建筑行业的发展，建筑结构的高度越来越高、且由于地址条件的日益不确定性及建筑结构与环境的关系日趋紧密，研究管桩基础在横向荷载作用下及竖向荷载作用下的内力、变形及破坏机理可以更好的解决工程实际问题。本文的研究工作如下:
　　①研究竖向荷载与水平荷载下作用下管桩与土共同作用的方法，提出了各种方法的适用范围以及优缺点，因此在数值计算过程中，需要选择与工程相适应的计算方法，以提高计算结果的精度。
　　②建立符合实际的大直径管桩模型，其中探讨了有限元建模时应注意单元选取原则及单元的选取;对比分析了三维及二维有限元管桩模型在竖向荷载作用下桩体的受力计算结果，得出用二维有限元模型可以代替三维模型进行管桩—土共同作用下的受力性状进行分析，结果能够满足要求。
　　③研究竖向荷载作用下不同管桩参数对管桩受力性状及工作性能影响，得出不同结构参数对管桩的受力性状的影响程度，为选取合理的管桩参数以提高管桩的安全性及其工作性能的发挥提供依据。
　　④探讨了水平荷载作用下不同管桩参数对管桩受力性状及工作性能影响，得出水平荷载作用下不同结构参数对管桩的桩身弯矩及水平位移的影响程度，以及竖向荷载对水平荷载作用下桩体的承载能力影响，并提出桩体受力破坏的结构构造措施，以提高水平荷载作用下桩基的安全性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 桩的发展史回顾

1．2 国内桩基的发展

1．3 管桩的发展现状

1．4 研究的意义和主要内容

1．4．1 研究的意义

1．4．2 研究的主要内容

第二章 桩—土相互作用机理分析

2．1 概述

2．2 竖向荷载下单桩与土共同作用

2．2．1 弹性理论法

2．2．2 剪切位移法

2．2．3 荷载传递法

2．2．4 有限元与边界条件法

2．3 水平荷载下单桩与土共同作用

2．3．1 地基反力系数法

2．3．2 双参数弹性地基反力法

2．3．3 综合刚度法

2．4 本章小结

第三章 竖向荷载作用下管桩的数值模拟

3．1 管桩有限元建模

3．2 大直径管桩结构概况

3．3 有限元模型的建立原则

3．4 有限元模型的建立

3．4．1 土体与桩身的模拟

3．4．2 边界条件建立

3．4．3 桩土接触面的模拟

3．4．4 软件的计算流程分析

3．4．5 模型概况

3．5 竖向荷载下管桩的受力性能晌应分析

3．5．1 三维与二维管桩模型内外摩阻力分析

3．5．2 竖向荷载作用下管桩的极限承载力

3．6 管桩内土芯变形

3．7 不同桩—土参数对管桩工作性能影响分析

3．7．1 桩体材料不同对管桩工作性能影响

3．7．2 结构形式对管桩工作性能影响

3．7．3 管桩直径对管桩工作性能影响

3．7．4 管桩壁厚对管桩工作性能影响

3．7．5 桩长对管桩工作性能影响

3．8 本章小结

第四章 水平荷载作用下管桩的数值模拟

4．1 水平荷载下桩基的受力性状及破坏机理分析

4．1．1 桩顶水平荷载作用下的桩基破坏机理分析

4．1．2 桩顶水平荷载作用下桩基的相对刚度及破坏性状

4．2 水平荷载下管桩的响应分析

4．2．1 工程实例

4．2．2 位移及弯矩结果分析

4．3 不同桩—土参数对管桩桩身工作性能影响分析

4．3．1 桩体材料不同对管桩工作性能影响

4．3．2 管桩直径对管桩工作性能影响

4．3．3 管桩壁厚对管桩工作性能影响

4．3．4 桩长对管桩工作性能影响

4．4 提高管桩桩基水平承载力的结构构造措施

4．4．1 主动提高管桩桩基水平承载力的结构构造措施

4．4．2 被动提高桩基水平承载力的结构构造措施

4．5 竖向和水平荷载共同作用下管桩受力分析

4．5．1 竖向和水平荷载共同作用下管桩工程实例

4．5．2 管桩受力计算与结果分析

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文