考虑钢护筒效应的桥桩水平承载特性研究

摘要

桥梁深水基础,不仅受深水环境的直接作用,而且深水对其设计理论和施工技术都会提出一些特殊问题。因此,桥梁桩基础的设计需要考虑到多方面因素的影响。在目前的桥梁深水桩基础中,尺寸大于2m的大直径钻孔灌注桩应用越来越普遍。考虑到施工的可行性,在深水区域,灌注桩的成孔常采用钢护筒法进行施工。钢护筒可以起到固定桩位、引导钻头方向、隔离地面水防止其流入孔内、保护孔口及孔壁不坍塌,确保成孔、成桩质量的作用。 在具有钢护筒的桩身部分,钢护筒和混凝土桩身实际上形成了“上大下小”的变截面大直径混合桩：即上部为类似于钢管混凝土柱、下部为钢筋混凝土桩的混合桩身。上部的混合桩在水平荷载作用下,桩身的最大弯矩和最大位移都将受到钢护筒的影响,因此考虑钢护筒和桩身混凝土的相互作用极为合理和必要,而且钢护筒在实际应用中的作用可能会不只局限于施工工艺方面,还会在辅助桩基础受力方面起到一定作用。另外,在桥梁桩基础施工中,钢护筒和混凝土桩身之间会不可避免的产生泥皮,泥皮的存在也将对桩基的承载性能产生影响。 因此,本文主要针对钢护筒给桩身水平向承载性能带来的影响进行研究,同时研究泥皮的存在对桩基承载性能的影响。本文首先采用模型试验的方法对桩基水平向承载性能进行研究,进行了3个模型构件的试验；接着采用钢管混凝土理论以及桩基水平承载力计算理论,对具有钢护筒的桩基础的水平向承载性能进行理论分析；然后采用有限元法对钢护筒桩基础的水平承载性能进行数值分析；最后将以上三种方法得到的研究结果进行比较总结。通过以上分析,得出初步结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1桩基作用

1.1.2桩基发展简史

1.1.3桥梁深水基础的特点

1.2研究意义

1.3国内外研究现状

1.4研究内容

参考文献

第二章试验分析与结果总结

2.1总论

2.2构件设计

2.2.1构件说明

2.2.2构件制作要点

2.3试验方案设计及试验仪器

2.3.1构件分类

2.3.2试验仪器

2.3.3试验方案

2.4试验过程

2.4.1第2组构件介绍

2.4.2第3组构件介绍

2.4.3第5组构件介绍

2.5试验结果分析

2.5.1第2组构件结果分析

2.5.2第3组构件结果分析

2.5.3第5组构件结果分析

2.5.3三组构件的结果比较

2.5.4 小结

参考文献

第三章钢管混凝土理论以及试验构件分析

3.1钢管混凝士的计算理论概述

3.1.1钢管混凝士基本原理

3.1.2钢管混凝土计算理论

3.2试验构件承载力的理论计算值

3.2.1无钢管构件

3.2.2有钢管构件

3.2.3比较分析

3.3 小结

参考文献

第四章钢管混凝土理论在桩基水平承载力分析中的应用

4.1钢护筒桩基的现有计算理论

4.2桩基水平承载力计算理论

4.2.1普通桩基础水平承载力计算理论

4.2.2考虑钢护筒作用的桩基水平承载力计算

4.3工程实例计算

4.3.1无钢护筒影响的桩基水平承载力计算

4.3.2有钢护筒影响的桩基计算

4.3.3改变钢护筒壁厚对桩基承载性能的影响

4.3.4钢护筒对桩身承载性能影响的比较分析

4.4 小结

参考文献

第五章有限元分析

5.1有限单元法相关介绍

5.1.1有限元法简介

5.1.2有限元软件ANSYS简介

5.2分析单元及材料类型

5.2.1单元介绍

5.2.2材料类型简介

5.3钢管混凝土模型的有限元分析

5.3.1模型参数及加载情况

5.3.2结果分析

5.4桩基础模型的有限元分析

5.4.1模型参数及加载情况

5.4.2结果分析

5.5 小结

参考文献

第六章三种分析方法结论的比较研究

6.1总论

6.2三种研究方法结果总结

6.1.1模型试验结果

6.1.2理论分析结果

6.1.3有限元分析结果

6.3三种研究方法结果的比较

6.3.1钢管混凝士构件的分析结果

6.3.2桩基础承载特性的分析结果

6.4总结

参考文献

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢