桩-土相互作用土参数的室内模型试验研究

摘要

桩基础广泛应用于高层建筑、铁路、公路、桥梁、海洋平台和港口码头等众多工程领域中。由于桩周土的存在,对基桩缺陷程度只能进行定性分析,因此客观评价桩周土的参数是十分重要的。半埋入桩基础的初期瞬态响应,由于数学和力学方面的困难,相关的研究文献还很少。本文通过桩土相互作用的室内模型试验,提出测试和确定桩侧土和桩底土参数的试验方法,并对半埋入单缺陷桩在桩顶作用半正弦脉冲激振下的瞬态波动响应进行试验研究。主要研究内容包括:
　　1.运用回传射线矩阵法,研究桩身材料阻尼、桩侧土和桩底土影响下完整桩和单缺陷桩的瞬态纵向波动响应。
　　2.忽略桩身阻尼的影响,测定桩侧无土、桩底为黄河砂子、黄土和盐渍土的参数,进一步分析桩底土对桩顶速度响应的影响。研究表明桩底土越密实,其阻尼系数和刚度系数都会增大,相对而言刚度系数增大更多,桩底土的分层数和分层厚度都会对反射波波幅产生很大的影响。
　　3.忽略桩身阻尼的影响,测定桩底架空、桩侧为黄河砂子的参数,并进一步分析桩身全埋入下桩侧土对桩顶速度响应的影响。研究表明桩侧砂子越密实,其阻尼系数越大,反射波幅值衰减越快。
　　4.忽略桩身阻尼的影响,测定桩底架空、桩身埋深分别为0.6m、1.0m(半埋入)和1.5m(全埋入)下桩侧为黄土的参数,并进一步分析桩身半埋入下桩侧土参数对桩顶速度响应的影响。研究表明不管桩身是全埋入还是半埋入,桩侧黄土越密实,在反射波幅值减小的同时,波谷向上提升越快,阻尼系数和刚度系数越大,且桩身全埋入下反射波幅值衰减比半埋入要快。
　　5.考虑桩身阻尼的影响,测定桩底架空、桩身埋深分别为0.6m、1.0m(半埋入)和1.5m(全埋入)下桩侧为黄土的参数,并进一步分析桩身阻尼和桩身埋深对土体参数确定的影响。研究表明桩身阻尼对桩侧黄土阻尼系数和刚度系数的拟合都产生不小的影响,且桩身全埋入与半埋入下土体参数的测定值接近相等,可以互用。
　　6.测定黄河砂子中半埋入单缺陷桩的桩顶速度波响应曲线并确定缺陷桩的桩身参数。研究表明桩周土体参数、桩身缺陷类型、缺陷程度、缺陷长度、缺陷埋深和脉冲持续时间等因素都会对桩顶速度波产生影响。
　　7.总结了全文所做的工作和主要成果,并提出进一步研究的建议。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2桩土相互作用参数的研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 回传射线矩阵法的基本原理

2.1 引言

2.2 桩-土计算模型

2.3 基本假设

2.4 不同情况分类

2.5 回传射线矩阵法的基本原理

2.6本章小结

3 桩侧无土桩底为黄河砂子、黄土和盐渍土的试验研究

3.1引言

3.2 桩底土参数对桩顶速度波影响的理论分析

3.3 室内模型试验

3.4拟合实测的桩顶速度波衰减曲线

3.5工程应用

3.6本章小结

4 桩底架空桩侧为黄河砂子的试验研究

4.1引言

4.2 桩侧土参数对桩顶速度波影响的理论分析

4.3 室内模型试验

4.4 桩顶速度波幅比随时间变化关系

4.5工程应用

4.6本章小结

5 桩底架空桩侧为黄土的试验研究

5.1引言

5.2 桩身半埋入情况下桩侧土参数对桩顶速度波影响的理论分析

5.3 室内模型试验

5.4桩侧为黄土的桩顶速度波衰减曲线的实测拟合结果

5.5工程应用

5.6本章小结

6 桩底架空桩侧为黄土且考虑桩身阻尼的试验研究

6.1引言

6.2 室内模型试验

6.3桩身全埋入且考虑桩身阻尼的桩顶速度波幅比随时间变化关系

6.4工程应用

6.5 本章小结

7 匀质土中半埋入单缺陷桩波动响应的试验研究

7.1引言

7.2 室内模型试验

7.3 本章小结

8 结论

8.1主要结论

8.2进一步开展的工作

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果