钉形水泥土搅拌桩承载力特性研究

摘要

本文基于钉形水泥土搅拌桩加固软土地基的试验研究，探讨钉形水泥土搅拌桩承载力的计算方法及承载力的主要影响因素。通过对不同扩大头参数的钉形水泥土搅拌桩现场试验及有限元分析，对其承载力及受力机理进行了研究，分析了钉形水泥土搅拌桩桩身侧壁摩阻力、桩身轴力与荷载之间的关系。钉形水泥土搅拌桩是一种新型的成桩形式，该项探索为以后的进一步研究提供了一定的理论依据与实测资料。 首先,从水泥土加固机理出发，结合现场钉形水泥土搅拌桩标准贯入试验，分析影响钉形水泥土搅拌桩桩身强度质量的主要因素。 由于钉形水泥土搅拌桩是变截面桩体，其受力机理不同于常规水泥土搅拌桩，基于荷载传递规律，结合现场钉形水泥土搅拌桩静载荷试验研究，分析在荷载作用下，桩身轴力的分布及桩身侧壁摩阻力与桩周土剪切位移的关系，得出钉形水泥土搅拌桩承载力的计算公式。 通过有限元法分析模拟不同扩大头参数的钉形水泥土搅拌桩在荷载作用下的工作性状，结果表明在扩大头与下部桩体的变截面位置处，存在应力集中现象，而且极大值出现在扩大头下一至二倍的下部桩体直径范围内，但是桩身轴力沿桩深度方向减少，扩大头下部桩身轴力减小趋势较扩大头上部要缓慢。现场静载荷试验的荷载－沉降曲线为陡降型曲线，表明钉形水泥土搅拌桩在极限荷载作用下桩体可能在变截面位置处发生塑性破坏，现场开挖证实了这一推断。 在测试研究的基础上并结合相关的研究分析成果，初步提出了钉形水泥土搅拌桩单桩承载力的计算方法，为该桩型的发展和研究奠定了一定的理论基础和实践基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2水泥土搅拌桩承载力的研究现状及存在的问题

1.2.1水泥土的加固机理研究

1.2.2水泥土搅拌桩桩身强度的影响因素

1.2.3水泥土搅拌桩承载力特性研究现状及存在问题

1.3本文的主要研究内容

第二章钉形水泥土搅拌桩的桩身强度分析

2.1水泥加固软土的基本原理

2.1.1水泥的水解与水化

2.1.2粘土颗粒与水泥水化物的相互作用

2.2水泥土的物理力学性质

2.2.1水泥土的物理性质

2.2.2水泥土的力学性质

2.3钉形水泥土搅拌桩桩身质量分析

2.3.1引言

2.3.2桩身试样无侧限抗压强度试验

2.3.3水泥土搅拌桩桩身标贯击数与无侧限抗压强度的关系

2.4本章小结

第三章钉形水泥土搅拌桩荷载传递规律研究

3.1引言

3.2桩土体系的荷载传递规律

3.2.1荷载传递机理

3.2.2荷载传递法基本理论

3.2.3桩土间剪力位移的关系

3.2.4钉形水泥土搅拌桩荷载传递的解析方法

3.2.5荷载传递法求解钉形水泥土搅拌桩承载力

3.3钉形水泥土搅拌桩现场试验研究

3.3.1工程概况

3.3.2试验内容及试验方法

3.3.3钉形水泥土搅拌桩受力机理分析

3.3.4现场静载试验Q～S曲线与计算值对比

3.3.5荷载作用下钉形水泥土搅拌桩单桩破坏模式分析

3.4本章小结

第四章钉形水泥土搅拌桩承载力有限元分析

4.1有限单元法

4.1.1有限元求解问题的基本步骤

4.1.2有限元法的网格剖分

4.1.3有限元法的计算

4.2钉形水泥土搅拌桩受力模型的建立

4.2.1计算的基本假定及模型选取

4.2.2钉形水泥土搅拌桩计算参数

4.3有限元计算结果

4.3.1钉形水泥土搅拌桩扩大头高度变化对承载力的影响

4.3.2钉形水泥土搅拌桩扩大头直径变化对承载力的影响

4.3.3计算结果与分析

4.4本章小结

第五章钉形水泥土搅拌桩承载力确定

5.1引言

5.2现场试验确定钉形水泥土搅拌桩的承载力

5.2.1用静载试验确定单桩承载力

5.2.2标准贯入试验估算单桩极限承载力

5.2.3钉形桩现场静载试验测试结果及与有限元数值计算的对比

5.3理论计算单桩承载力

5.3.1桩体极限摩阻力的计算

5.3.2数值计算结果与现场试验结果对比

5.4本章小结

第六章结论与展望

参考文献

致谢

作者在攻硕士学位期间以第一作者发表的论文