支盘桩的承载特性与极限承载力预测

摘要

支盘桩是一种新型桩，诞生于上世纪90年代初，是一种很有发展潜力的桩型。它最大优点是，能够根据地层情况，灵活选择设盘位置，充分发挥不同物理力学性能的地层的作用，提高单桩承载力。支盘桩相对普通直杆灌注桩受力机理更加复杂，影响单桩承载力的因素也更多，其承载特性研究成为一个重要课题。另外，找出一种数学方法，根据有限的试验数据较为准确地预测出支盘桩的极限承载力以及较为完整的P-S曲线，对于支盘桩的进一步推广应用和研究也将具有十分重要的意义。 本文通过有限元数值模拟手段研究了支盘桩在竖向与水平荷载下的承载性状，并在最小二乘法原理的基础上找到了一种能够根据有限的试验数据较为准确地预测出支盘桩极限承载力以及较为完整P-S曲线的预测方法。主要做了如下工作： 采用数值模拟手段，建立有限元模型，通过与相同地层条件、荷载条件以及相同桩径的普通灌注桩对比分析，研究了支盘桩相对普通灌注桩的抵抗水平荷载特性，并对其产生机理进行了分析；通过改变支盘桩支盘位置，研究了设盘位置对其抵抗水平荷载能力的影响，并为相关设计提出合理化建议；通过与普通灌注桩进行对比分析，研究了支盘桩在竖向荷载作用下，其承载特性、荷载传递机理以及桩土之间的相互作用，并对支盘桩的设计提出建议。 利用最小二乘法原理，采用双曲线模型、调整双曲线模型、指数模型、灰色理论等方法，根据工程实例，对P-S曲线进行了预测以及精度拟合对比，分析归纳了各种方法的拟合特点，并根据拟合情况，利用matlab语言编制了计算程序，对灰色GM(1，1)模型进行了残差修正，提高了预测精度；初步找出了预测精度最高、最稳定的预测方法-双曲线模型：在初步找出预测精度相对较高的模型后，利用已掌握的，四省市的50余根桩试桩资料，对该预测模型的适用性进行了论证，并研究分析了拟合特点以及精度提高的途径。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1桩基础的起源与发展

1.2支盘桩发展概述

1.2.1支盘桩的起源

1.2.2支盘桩的推广与应用

1.2.3支盘桩研究现状

1.3本文研究的主要内容

第二章支盘桩技术

2.1支盘桩基本原理

2.2支盘桩适用地层

2.3支盘桩特点

2.4支盘桩设计

2.5支盘桩施工

2.5.1支盘桩施工工艺

2.5.2支盘桩施工机械

2.5.3支盘桩施工要点

2.6支盘桩检测

第三章支盘桩承载特性的有限元模拟研究

3.1有限元基本原理

3.2ADINA软件介绍

3.3支盘桩水平承载特性有限元模拟分析

3.3.1桩、土的本构模型

3.3.2基本计算假定

3.3.3模型参数

3.3.4边界条件

3.3.5网格划分及生成模型

3.3.6计算结果分析与讨论

3.4支盘桩竖向承载特性有限元模拟

3.4.1桩、土的本构模型

3.4.2基本计算假定

3.4.3模型参数

3.4.4边界条件

3.4.5网格划分及生成模型

3.4.6计算结果分析与讨论

3.5本章小结

第四章支盘桩极限承载力预测研究

4.1常见的预测模型

4.1.1双曲线模型

4.1.2调整双曲线模型

4.1.3指数曲线模型

4.1.4多项式回归模型

4.1.5灰色GM(1.1)模型

4.2工程实例一

4.2.1工程简介

4.2.2拟合计算

4.3工程实例二

4.3.1工程简介

4.3.2拟合计算

4.4数据的对比分析

4.4.1拟合结果分析

4.4.2极限承载力预测分析

4.5双曲线模型在其他项目的应用分析

4.6本章小结

第五章结论和展望

5.1结论

5.1.1支盘桩承载特性方面的结论

5.1.2支盘桩极限承载力预测方面的结论

5.2展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间主要的研究成果