夯扩桩极限承载力数值分析

摘要

夯扩沉管灌注桩是利用内击锤和内夯管，它们与沉管的共同作用，在沉管达到设计持力层之后，对管内灌注混凝土进行夯实，在夯击能量的作用下迫使管内的混凝土向下部及周围主体挤动，这样，既使混凝土形成了扩大端部分，又使扩大端部分的持力层在某种程度上得到夯实，从而大幅度提高了桩端的承载力。因而近年来得到了很快的推广和应用，并获得了明显的技术与经济效益。 论述了夯扩桩的发展及其应用，并对国内外的研究现状和存在的问题做了简明阐述。概述了不同数值分析方法的基本理论和应用，详细的介绍了非线性有限元的基本理论，分析了在桩与土的共同作用时，由于桩和土材料性质的差异，桩和土的非线性接触问题。着重利用大型通用有限元软件ANSYS建立分析模型，并对相同的模型变化计算参数以及不同的模型变化计算参数进行具体的模拟分析。通过模拟分析找出影响夯扩桩承载力和沉降的因素，得出一些对设计、施工和检测有意义的意见和建议。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

前言

1.1桩的分类及其特点

1.1.1按竖向荷载下桩土相互作用特点分类

1.1.2按使用功能分类

1.1.3按桩身材料的性质分类

1.1.4按成桩效应分类

1.1.5按桩径大小分类

1.1.6按桩身截面变化分类

1.2桩基的发展概况

1.2.1桩的发展简史

1.2.2桩基的应用

1.3桩基承载力计算理论与实践的发展

1.4夯扩桩研究及其问题

1.4.1夯扩桩概述

1.4.2夯扩桩的起源及发展

1.4.3夯扩桩特点及适用范围

1.4.4夯扩桩施工的质量控制

1.4.5夯扩桩研究现状

1.5本文的主要工作

第2章土木工程数值分析方法简介

2.1数值模拟方法概述

2.1.1有限差分法

2.1.2边界元法

2.1.3离散元法

2.1.4有限单元法

2.2有限单元法在岩土工程中的应用

2.2.1土与结构接触面模型

2.2.2接触面单元

2.2.3桩土接触面研究现状和存在的问题

2.3有限元软件接触分析

2.3.1接触分类

2.3.2 ANSYS接触能力

2.4土的本构关系

2.4.1概述

2.4.2土的线弹性模型

2.4.3土的弹塑性模型

第3章夯扩桩承载性状分析

3.1夯扩桩的桩身受力变形分析

3.2夯扩桩桩端承载力变形机理分析

3.2.1扩大头形成机理及形状

3.2.2扩大头有效直径的计算

第4章夯扩桩三维数值分析

4.1概述

4.2模型计算参数的确定

4.3模型的基本假定

4.4模型的建立

4.5粘聚力C对桩基承载性状的影响

4.5.1结果数据处理和分析

4.6内摩擦角φ对桩基承载性状的影响

4.6.1结果数据处理和分析

4.7桩身弹性模量E对桩基承载性状的影响

4.7.1结果数据处理和分析

4.8桩端土弹性模量E对桩基承载性状的影响

4.8.1结果数据处理和分析

4.9桩的几何特征对其承载性状的影响

4.9.1结果数据处理和分析

4.9.2结论

第5章工程实例分析

5.1工程概况

5.2场地岩土工程条件

5.2.1地形、地貌

5.2.2岩土体工程地质特征

5.3场地水文地质条件

5.4地震及场地稳定性

5.5岩土工程分析评价

5.5.1场地适宜性评价

5.5.2地基岩土评价

5.5.3持力层的选择及基础类型

5.6夯扩桩极限承载力确定

5.6.1夯扩桩单桩竖向极限承载力确定

第6章结论与展望

6.1主要研究结论

6.2今后研究的建议

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果