软岩地基中大直径嵌岩灌注桩承载性能研究

摘要

随着大规模城市建设和各项基础设施建设的迅速发展，嵌岩桩以其承载力高、沉降小、施工简单、抗震性能优良等特点而被广泛使用。但是目前人们对嵌岩桩的承载机理了解得并不透彻，特别是对软岩地基中大直径嵌岩灌注桩的承载性状的研究还比较缺乏，现有的嵌岩桩竖向承载力计算理论与其实际受力性状差别较大，还有待进一步研究。 本文基于宜昌－万州铁路线渡口河特大桥桩基监测项目，采用现场试验和有限元模拟相结合的方法，对软岩地基中大直径嵌岩灌注桩的承载特性和荷载传递机理进行了研究，所做的工作主要有以下几个方面： (1)阐述了目前国内外对嵌岩桩承载特性研究的现状，包括嵌岩桩的研究方法和研究成果，并简单介绍了软岩的概念及分类。 (2)详细分析了嵌岩桩承载和变形的基本特征，从而总结出影响嵌岩桩承载力的各种因素。 (3)对软岩地基中嵌岩灌注桩进行了长期原位观测，提供了大量新的嵌岩桩实测数据资料，在这些资料的基础上分析了施工加载前桩身的初应变的变化规律，并详细分析了工作荷载作用下软岩嵌岩灌注桩的承载机理和荷载传递特性，包括桩身轴力、桩侧阻力的分布发展规律及荷载-沉降曲线特征。 (4)介绍了岩体的变形特性，以及岩体常用的几种本构模型，并说明了它们各自的优缺点及适用范围，着重阐述了本文采用的D-P弹塑性模型。 (5)运用商业有限元软件建立了嵌岩桩的三维弹塑性有限元模型，对嵌岩桩竖向承载性状进行了数值分析，将有限元计算结果与实测数据进行了比较；并研究了桩长、桩径、桩身模量、岩石强度等因素对嵌岩桩承载性状的影响，得到了一些结论，可为嵌岩桩的设计、施工提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1研究的意义

1.1.2研究的目的

1.2嵌岩灌注桩简介

1.2.1嵌岩桩的定义

1.2.2嵌岩灌注桩的分类

1.2.3嵌岩灌注桩的特点

1.3软岩的概念及分类

1.3.1软岩的概念

1.3.2软岩的分类

1.4嵌岩桩国内外研究现状

1.4.1研究方法

1.4.2嵌岩桩竖向承载力研究成果

1.5本文主要工作

第二章嵌岩灌注桩竖向承载机理

2.1嵌岩灌注桩承载性状的基本特征

2.2嵌岩桩的破坏模式

2.2.1屈曲破坏

2.2.2整体剪切破坏

2.2.3刺入破坏

2.3嵌岩桩荷载—沉降特性

2.3.1嵌岩桩荷载—沉降特性

2.3.2岩体性状对P-S曲线的影响特征

2.4嵌岩桩的竖向承载机理

2.4.1嵌岩桩的荷载传递机理

2.4.2桩侧阻力传递机理及其影响因素

2.4.3桩端岩层承载机理及其影响因素

2.5影响嵌岩桩竖向承载力的主要因素

2.6本章小结

第三章软岩嵌岩桩的原位观测试验

3.1概述

3.2工程和地质概况

3.3试验监测方案

3.4加载前监测结果与分析

3.4.1桩身应变分布

3.4.2桩身应变随时间变化分析

3.4.3桩身混凝土收缩分析

3.4.4桩体初始应变状态对桩的影响

3.4.5结论

3.5加载过程中监测结果与分析

3.5.1数据处理

3.5.2轴力变化分析

3.5.3桩侧阻力分析

3.5.4 P-S曲线分析

3.6本章小结

第四章软岩嵌岩桩有限元法基本理论

4.1概述

4.2有限单元法的基本原理

4.2.1有限单元法的求解过程

4.2.2有限元法特性

4.3三维八结点等参单元

4.4岩土本构模型

4.4.1岩土材料基本力学特性

4.4.2岩土本构模型的研究现状

4.4.3岩土体弹塑性理论

4.5弹塑性有限元解法

4.5.1增量切线刚度法

4.5.2增量初应力法

4.6本章小结

第五章软岩嵌岩桩有限元分析

5.1引言

5.2计算模型及参数

5.2.1计算模型的选取

5.2.2计算参数的选取

5.2.3接触面的设置

5.2.4计算过程

5.3计算结果分析

5.3.1桩身轴力分析

5.3.2桩侧阻力分析

5.3.3荷载-沉降曲线分析

5.4嵌岩桩承载性状各影响因素分析

5.4.1计算方案及过程

5.4.2计算结果分析

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1本文研究工作的总结

6.2对今后工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及参与的科研情况