静压桩连续贯入的模拟与承载力全过程研究

摘要

随着大型复杂建筑和城市高层建筑的大规模发展，以及人们环保意识的逐渐增强，静力压桩技术以其成本低、环境污染小等优点在我国尤其是南方地区得到了空前的发展和广泛应用。本文在理论分析的基础上，结合试验研究并运用大型有限元软件ABAQUS进行数值模拟，对静力压入桩的残余应力、承载力时效性以及数值模拟等问题进行了研究，为工程应用和以后更深入的分析提供充分的基础和依据。本文主要包括以下内容：
　　 (1)试验研究发现，残余应力的存在不影响桩总的承载力，但对桩身以及桩端荷载分担比有重要影响，并且已经意识到桩顶的松桩回弹现象是其残余应力的外在表现，回弹幅度随桩长、桩入土深度以及打桩频率的变化而变化，提出了利用全站仪测回弹幅度预测残余应力的设想。
　　 (2)土的固结作用、触变恢复以及“水膜一土壳”效应是静压桩承载力提高的主要影响因素。本文在阐述了承载力提高影响因素的基础上，应用“隔时复压试验”并结合工程实例对粘性土和砂土中桩承载力增长进行了论述，指出粘性土中承载力增长的主要原因是孔隙水压力的消散和土的触变时效，论证了砂性土中桩承载力随时间的变化而增长，指出后者承载力增长迅速的原因是砂土中孔隙水的消散速度远远大于前者。
　　 (3)本文在大型有限元软件ABAQUS平台的基础上利用位移贯入法，考虑大变形、大位移和桩-土接触等问题，对静力压入桩连续贯入的全过程进行了数值模拟，并通过改变桩土摩擦系数分析桩土摩擦对桩周土体的位移场和应力场的影响，为深入研究贯入过程中沉桩性状提供了一种实用的模拟分析方法，同时，模拟结果可直接为静压桩设计提供参考，为下一步静压桩可视化仿真提供依据。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 沉桩过程研究

1.2.2 桩残余应力的确定

1.2.3 成桩后的时效性分析

1.2.4 静压桩连续贯入数值模拟

1.3 问题的提出

1.4 本文研究的主要内容

第2章 静压桩残余应力对桩承载性状影响分析

2.1 引言

2.2 残余应力机理分析

2.2.1 残余应力产生的原因

2.2.2 残余应力的影响因素

2.2.3 参与应力对桩承载性状的影响

2.3 试验研究

2.4 残余应力测试方法建议

2.4.1 现有的残余应力预测方法

2.4.2 建议残余应力的预测方法

2.5 本章小结

第3章 静压桩承载力的时间效应分析

3.1 引言

3.2 承载力时效性的估算方法

3.3 静压桩承载力时效性机理分析

3.4 试验研究

3.4.1 静压桩在粘性土中时效性试验研究

3.4.2 静压桩在砂土中时效性试验研究

3.5 低应变法对桩承载力的时效分析

3.5.1 引言

3.5.2 低应变法

3.5.3 试验研究

3.6 本章小结

第4 章静压桩连续贯入的数值模拟

4.1 概述

4.2 ABAQUS软件介绍

4.2.1 基本原理

4.2.2 ABAQUS软件特点

4.3 静压桩连续贯入的数值模拟

4.3.1 引言

4.3.2 贯入过程中几个问题在ABAQUS中的实现

4.3.3 ABAQUS模拟过程中的基本假定以及参数设计

4.3.4 模拟过程及结果

4.4 本章小结

第5章 结论与建议

5.1 研究结果总结

5.2 进一步研究的建议

参考文献

攻读学位期间学术论文发表及科研情况

致谢