劲性复合桩竖向承载特性的分析与研究

摘要

劲性复合桩是一种将刚性、柔性桩以及散体桩经二元或者三元复合施工形成的新桩型，可以起到相互取长补短的作用。工程实践表明，劲性复合桩具有桩身施工方便快捷、质量易保证、单桩承载力高、单桩成本造价低、可降低环境污染的特点，具有广阔的开发前景和市场。本文具体介绍水泥土桩中插入劲芯预应力高强混凝土预制管桩（PHC桩）的组合，并将采用工程实例、理论公式计算分析及有限元建模计算相结合的方法，对劲性复合桩桩顶承受竖向荷载时的传力模式、受力特性等进行研究，主要工作有以下几个方面:
　　(1)结合安徽阜阳某住宅工程的试桩试验，在ABAQUS有限元软件中设定合适参数建模进行模拟计算，分析劲性复合桩的受力特性，再与试验检测数据进行对比。有限元模拟与静载试验所得到的Q-S曲线相比，模拟结果在数值上略小于试验数据，但总体趋势是符合的，可以验证ABAQUS建立的劲性复合桩有限元模型的合理性和正确性，使模拟分析所得结论在实践中具有指导意义。
　　(2)采用ABAQUS大型有限元模拟分析软件建立了PHC管桩和水泥土搅拌桩模型，与劲性复合桩模型的受力情况进行对比分析。模拟结果显示:单一水泥土桩因为没有桩芯，向下传递荷载的能力大大降低，只能自身承担全部荷载，又由于材料强度低桩身刚度小，Q-S曲线呈现出急进式破坏，承载能力远远低于复合桩;对比PHC桩的Q-S曲线与劲性复合桩差距不是很大，但PHC单桩承载力高的优势没有发挥出来，并增加了成本;劲性复合桩综合了两桩的特点，形成荷载由芯桩向下传递的同时通过界面摩阻力传递给水泥上桩再到桩周土体的传递模式，更合理的荷载分布大大提高了复合桩的承载能力。
　　(3)对劲性复合桩有限元模型选取不同弹性模量的桩端土、桩侧土和水泥土桩，给出了在一定地质条件下水泥土桩弹性模量的建议取值;对比讨论了桩端土与桩侧土对劲性复合桩受力特性及沉降的影响，桩侧土的性质特点比桩端土对桩的沉降影响更大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 桩基简介

1．2 劲性复合桩的提出

1．3 劲性复合桩的简介

1．3．1 综述

1．3．2 劲性复合桩的组成部分

1．4 国内外研究现状

1．5 本课题的提出

1．6 本文主要研究内容

第2章 破坏形式及承载力公式计算

2．1 劲性复合桩受力机理

2．2 劲性复合桩的破坏模式

2．3 承载力计算公式

2．4 工程概况及桩身设计

2．5 承载力计算

2．6 本章小结

第3章 某工程劲性复合桩试桩试验及数据分析

3．2．1 施工前准备工作

3．2．2 施工流程

3．2．3 施工过程中质量控制要点

3．3 试桩试验

3．3．1 加载方法

3．3．2 加荷分级

3．3．3 读表间隔

3．3．4 沉降相对稳定标准

3．3．5 加载终止条件

3．3．6 桩极限承载力的确定方法

3．3．7 单桩竖向承载力特征值

3．4 试桩结果

3．5 数据分析

3．6 本章小结

第4章 有限元模拟分析

4．1 有限单元法的简介

4．1．1 有限元法的早期工作

4．1．2 有限元法要点

4．1．3 有限元法特性

4．1．4 有限元法在岩土工程中的应用

4．2 有限元软件ABAQUS的简介

4．2．1 ABAQUS的分析模块

4．2．2 ABAQUS的分析过程

4．3 数值模拟计算方案

4．3．1 劲性复合桩模型的建立

4．3．2 分析计算过程

4．3．3 数值模拟与试桩试验Q-S曲线对比

4．3．4 与PHC管桩和水泥土桩的对比

4．4 本章小结

第5章 影响因素分析

5．1 概述

5．2 基本计算方案

5．3 计算结果分析

5．3．1 水泥土弹性模量对劲性复合桩承载力的影响

5．3．2 桩周土的弹性模量对劲性复合桩沉降的影响

5．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果