支挡排桩在单侧填土作用下的桩侧摩阻力研究

摘要

桩基负摩阻力是工程建设中常见的问题，国内外相关的研究也逐步展开，在负摩阻力的理论计算、模型试验及现场试验方面都取得了很大的进展，但研究多集中在主动桩及大面积堆载形成的桩基负摩阻力上，对单侧填土作用形成的桩基负摩阻力问题的研究则很少。对于高桩码头支挡排桩来说，单侧填土不仅导致桩基负摩阻力，引起的竖向荷载，而且还使桩基受到水平荷载的作用，这对支挡排桩来说更为复杂。迄今为止，对这一问题研究仍不够深入。
　　 本文结合物理模型试验及有限元数值模拟，对单侧填土作用下的负摩阻力问题进行了研究，主要的工作和成果如下：
　　 对单侧填土作用下支挡排桩进行了物理模型试验，使用沉降传递装置测量不同土层的沉降；桩身粘帖成对应变片，测试桩身应变，并计算得到桩侧摩阻力和桩身弯矩；通过单桩与排桩模型对比，分析了桩身轴力、弯矩及平均负摩阻力随填土方式、填土深度的变化规律。
　　 以物理模型试验为原型，建立了有限元平面应变分析模型。采用有限元数值方法对支挡排桩在单侧填土作用下的负摩阻力问题进行了模拟计算研究，分析了回填方式对排桩桩基弯矩、轴力及桩侧平均负摩阻力的影响，并与物理模型试验结果进行了对比分析，得到更加精确的结果。
　　 通过有限元数值模拟，对单侧填土作用的支挡排桩负摩阻力的影响因素进行了研究，深入分析桩-土相对刚度、桩端土层性质对桩基负摩阻力的影响：桩身轴力、侧摩阻力随桩基刚度的增大而增大，中性点深度比降低；桩端持力层刚度越小，桩身轴力、负摩阻力及中性点深度比都减小。
　　 通过对单侧填土作用下的支挡排桩的分析，得到了支挡排桩负摩阻力的分布规律，并对其影响因素进行了深入的分析，得到了一定的结论，为类似工程的设计和施工方法等提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1选题背景

1.2国内外研究现状

1.2.1负摩阻力的研究内容

1.2.2负摩阻力的研究方法

1.3填土作用下的负摩阻力研究现状

1.4本文的主要工作

第二章 室内物理模型试验研究

2.1侧摩阻力分析方法

2.2试验方案及材料相似的说明

2.3模型试验设计与制作

2.3.1模型槽制作

2.3.2模型桩制作及率定

2.3.3模型土的选择及参数确定

2.4试验测试系统及试验准备

2.5试验结果分析

2.5.1一次性填土试验结果分析

2.5.2两次填土试验结果分析

2.5.3单桩与排桩的对比分析

2.6本章小结

第三章 有限元数值模拟

3.1 Adina程序简介

3.2材料的本构模型

3.3有限元计算模型建立

3.3.1基本假定

3.3.2计算模型建立及网格划分

3.3.3边界及约束条件

3.3.4计算参数及工况选取

3.4数值模拟结果分析

3.4.1一次性填土单桩与排桩结果分析

3.4.2两次填土单桩与排桩结果分析

3.5数值模拟与物理实验结果的对比

3.6本章小结

第四章 单侧填土作用下影响因素数值分析

4.1桩-土相对刚度对侧摩阻力的影响

4.1.1桩身位移结果分析

4.1.2桩身弯矩结果分析

4.1.3桩身轴力及侧摩阻力结果分析

4.2桩端土层对侧摩阻力的影响

4.2.1桩身沉降结果分析

4.2.2桩身弯矩结果分析

4.2.3桩身轴力及侧摩阻力结果分析

4.3本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

附录