海上开口钢管桩荷载传递机理试验研究

摘要

随着经济的发展，涌现了大量的高层建筑、大跨度桥梁及深水港码头，使得开口钢管桩得到广泛的应用。但到目前为止，该类型桩的荷载传递机理还有待深入探讨，现行规范对承载力的计算也缺乏经验参数。
　　 本文在研究单桩荷载传递机理及开口钢管桩承载机理的基础上，结合开口钢管桩的静载荷试验结果，分析了此类桩的荷载传递规律，表明其Q-s曲线既有缓变型，又有陡降型。
　　 利用实测的应力结果，分析计算出桩身轴力和桩侧摩阻力的分布特征、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥特性，得出桩身轴力随桩深向下递减传递，桩侧摩阻力在不同深度发挥程度不同，极限荷载下桩端阻力所占比例很小。
　　 分析了桩侧摩阻力与桩端阻力和荷载传递曲线，得出了开口钢管桩的桩侧摩阻力和桩端阻力的荷载传递模型均为双曲线模型。
　　 静载荷试验结果表明，不需要考虑开口钢管桩的桩周挤土效应的降低对桩侧摩阻力的影响，并且，桩端闭塞效应不完全。
　　 结合静载荷试验结果，利用FLAC3D对试桩建模分析，并与现场试验结果进行对比，模拟结果可行。
　　 分析了开口钢管桩和闭口钢管桩荷载机理的差别，得出闭口钢管桩的Q-s曲线更趋于平缓，轴力沿深度向下传递时的衰减速度小，传递到桩端处的轴力大，桩侧摩阻力发挥程度小，桩端阻力对桩端处桩侧摩阻力有强化效应。
　　 分析了均质土中桩长对开口钢管桩荷载传递机理的影响，得出随着桩长的增加，Q-s曲线变缓，桩身轴力向下传递时的衰减速度在递减，桩侧摩阻力发挥程度在降低，对于开口钢管桩，不能单纯通过增加桩长来提高承载特性，此类桩存在有效桩长，在设计中应合理选择合适的桩长。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.1.1桩基的发展历史

1.1.2桩基的分类

1.1.3桩基的破坏形式

1.2单桩竖向承载力的研究现状

1.2.1静载荷试验法

1.2.2高应变动力测试法

1.2.3静动法

1.2.4自平衡测试法

1.2.5静力法

1.2.6原位测试法

1.2.7经验法

1.3竖向荷载作用下单桩沉降的研究现状

1.3.1分层总和法

1.3.2弹性理论法

1.3.3剪切变形法

1.3.4荷载传递法

1.4开口钢管桩的应用现状及特点研究

1.4.1开口钢管桩的应用现状

1.4.2开口钢管桩的特点

1.5本文的研究目的和内容

1.5.1本文的研究目的

1.5.2本文的主要研究内容

第2章 开口钢管桩荷载传递机理

2.1桩的荷载传递机理

2.1.1桩的荷载传递过程

2.1.2荷载传递分析方法

2.2单桩荷载传递方法分类

2.2.1荷载传递解析法

2.2.2位移协调法

2.3开口钢管桩在竖向荷载下的荷载传递机理

2.4开口钢管桩的极限承载力确定

2.4.1建筑桩基技术规范

2.4.2港口工程桩基规范

2.5开口钢管桩荷载传递机理的影响因素

2.6本章小结

第3章 开口钢管桩静载荷试验研究

3.1静载荷试验简介

3.1.1工程概况

3.1.2试验方法

3.2开口钢管桩静载荷试验成果及分析

3.2.1开口钢管桩极限承载力结果分析

3.2.2开口钢管桩荷载沉降关系曲线分析

3.3开口钢管桩荷载传递机理

3.3.1桩身轴力传递机理

3.3.2桩侧摩阻力的荷载传递机理

3.3.3桩端阻力随桩顶荷载的发挥机理

3.3.4桩侧摩阻力随桩顶荷载的发挥机理

3.4开口钢管桩桩侧摩阻力和桩端阻力的荷载传递曲线

3.5开口钢管桩桩周挤土效应和桩端闭塞效应

3.5.1桩周挤土效应

3.5.2桩端闭塞效应

3.6本章小结

第4章 开口钢管桩的荷载传递机理数值模拟分析

4.1 FLAC3D有限差分法简介

4.1.1 FLAC3D的基本原理

4.1.2 FLAC3D的计算方法及优点

4.2 FLAC3D模型建立及实例验证

4.2.1计算模型的建立

4.2.2模拟结果与静载荷试验结果对比

4.3开口钢管桩与闭口钢管桩荷载传递机理的数值模拟

4.4开口钢管桩荷载传递影响因素数值模拟分析

4.4.1参数选取

4.4.2桩长对开口钢管桩荷载传递机理影响分析

4.5本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢