复合载体夯扩桩承载性状的试验研究与数值分析

摘要

复合载体夯扩桩又简称载体桩，与一般类型基础的施工工艺相比，它在技术与经济效益等方面都存在较大优势，在中原地区也有广泛的应用。但是由于设计、施工以及应用方面出现的一系列问题，近两年应用有所减少，并且复合载体夯扩桩的研究主要集中在工程实践中实测进行经验估算，对其承载能力一直缺乏系统的研究，即使有这方面的模拟研究，模型也都比较简单，实用性不强。因此，对复合载体夯扩桩的系统的试验研究和分析，不仅可以提高其设计理论，也可结合地区经验，作为工程应用的参考，并为其广泛应用提供理论依据，创造经济效益。
　　本文首先针对郑州市河南威明达节能科技生产基地项目中的复合载体夯扩桩抽取有代表性的进行桩基检测试验，对该桩型的承载及沉降特性进行分析，随后采用ABAQUS有限元软件对单桩的承载力进行模拟计算分析，并与现场试验结果进行对比，证明了模型的可行性，进而通过改变桩长、载体直径大小等因素建立一系列模型分析确定复合载体夯扩桩的最优选型，为工程实践作指导。
　　本文主要得出以下结论:
　　(1)通过现场试验得出:桩端载体的存在使得相同条件下复合载体夯扩桩的承载能力提高了50％～200％，且能有效限制桩体的刺入破坏，具有很好的经济技术效益;桩端土体的不同对于该桩型的沉降有很大影响，持力土层的特性是影响其沉降的主要因素;由于载体的施工控制和压实技术与复合载体夯扩桩的承载能力有直接的关系，施工质量必须严格控制。
　　(2)通过数值分析结果得出:验证了复合载体夯扩桩的桩端承载特性，在设计复合载体夯扩桩短型桩承载力时可以忽略侧摩阻力，但桩长大于10m时，建议将侧摩阻力折减纳入承载力设计计算中，不宜全部作为安全储备存在;综合考虑设计及施工因素，载体直径在1000mm左右既能有效提高承载力又比较经济，推荐应用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 复合载体夯扩桩的发展及研究现状

1．2．1 复合载体夯扩桩的产生与发展

1．2．2 复合载体夯扩桩的研究现状综述

1．3 复合载体夯扩桩原理及工程特性

1．3．1 复合载体夯扩桩基本原理

1．3．2 复合载体夯扩桩的工程特性

1．4 复合载体夯扩桩承载及沉降计算理论

1．4．1 桩端承载理论

1．4．2 荷载传递机理

1．4．3 夯扩载体作用机理

1．4．4 沉降理论计算方法

1．5 课题研究背景及意义

1．6 本文研究内容

2 复合载体夯扩桩现场试验研究

2．1 工程概况

2．2 工程地质条件

2．2．1 地形、地貌

2．2．2 地层结构

2．3 桩基方案选择与施工

2．3．1 桩基础类型确定

2．3．2 施工机械选择

2．3．3 复合载体材料选择

2．3．4 现场复合载体夯扩桩施工工艺

2．3．5 施工质量控制

2．4 桩身完整性检测试验

2．4．1 检测方法

2．4．2 检测数量

2．4．3 检测仪器及操作

2．4．4 检测结果整理分析

2．5 单桩竖向抗压静载荷检测试验

2．5．1 试验方案编制依据

2．5．2 试验方案及装置

2．5．3 检测数量

2．5．4 荷载分级及终止加载条件

2．6 静载荷试验结果分析

2．6．1 复合载体夯扩桩极限加载破坏形式分析

2．6．2 静载荷沉降特性分析

2．6．3 土层条件影响下沉降对比分析

2．7 本章小结

3 复合载体夯扩桩数值模拟分析

3．1 引言

3．2 模型建立理论基础

3．2．1 有限单元法原理

3．2．2 初始地应力平衡

3．2．3 土体本构模型

3．3 复合载体夯扩桩静载荷试验数值模拟

3．3．1 模型建立基本假定

3．3．2 模型建立过程

3．3．3 加载控制及模拟结果的提取

3．4 复合载体夯扩桩静载荷试验数值模拟结果分析

3．4．1 单桩模拟Q-s曲线分析

3．4．2 模拟与试验结果对比分析

3．4．3 应力及承载特性分析

3．4．4 桩侧摩阻力分析

3．4．5 桩身轴力分析

3．5 复合载体夯扩桩承载力影响因素数值模拟分析

3．5．1 桩长对于复合载体夯扩桩的影响

3．5．2 载体直径对于复合载体夯扩桩的影响

3．6 本章小结

4 结论与展望

4．1 主要结论

4．2 研究展望

参考文献

致谢

个人简历