错位涡压扩径桩处理储罐地基的承载特性研究

摘要

变截面桩在储罐地基处理中应用广泛，但不同种类变截面桩在设计及施工工艺上存在不同的缺点。而涡压挤扩扩径桩是一种新型扩径桩，相对于传统的等截面桩，其承载力高、减沉效果好，不会发生塌孔现象，目前还没有发现文献证明有学者对其承载特性进行深入研究。关于扩径桩应用于复合地基方面的研究也不多。本文通过室内模型试验、ABAQUS数值模拟对比分析了涡压扩径桩的单桩承载特性，同时通过数值模拟研究了错位涡压扩径桩复合地基的Q-S曲线、桩土应力比等特性。主要研究内容如下： 1.通过室内模型试验和ABAQUS软件建立二维有限元软件模型，研究涡压挤扩扩径桩的Q-S曲线、轴力沿桩身分布曲线和侧摩阻力曲线的特点，并与等截面桩对比，得出了涡压挤扩扩径桩能大幅度提高承载力、减小沉降。 2.通过ABAQUS有限元软件数值模拟研究错位涡压扩径桩复合地基与等截面桩复合地基在承载特性方面的不同。 3.通过ABAQUS有限元软件建立三维实体模型，分析垫层模量、垫层厚度、竖向荷载等级、桩体模量、桩周土体模量等因素对错位涡压扩径桩复合地基Q-S关系曲线、桩土应力比关系曲线、桩身轴向应力曲线的影响，总结出了相应的规律，为以后错位涡压扩径桩复合地基应用于工程实际时材料及尺寸的选取提供一定的参考。

目录

声明

第一章 绪论

1.1储罐地基处理概述

1.1.1储罐地基处理的目的及意义

1.1.2储罐地基处理方法

1.2变截面桩研究应用现状

1.2.1变截面桩的发展状况

1.2.2螺纹桩的研究现状

1.2.3挖孔扩底桩的研究现状

1.2.4支盘桩的研究现状

1.2.5涡压挤扩扩径桩的研究现状

1.3储罐复合地基处理的国内外研究现状

1.4变截面桩复合地基处理的研究现状

1.5本文研究内容

1.5.1研究目的及意义

1.5.2研究内容及方法

1.5.3技术路线

第二章 涡压扩径桩成桩机理及单桩承载力试验研究

2.1涡压扩径桩成桩机理

2.1.1涡压扩径桩的提出

2.1.2涡压扩径桩的成桩机理

2.1.3涡压扩径桩的室内验证试验

2.1.4涡压扩径桩的成桩过程

2.2单桩承载机理试验研究

2.2.1模型试验方案及过程

2.3试验数据处理及分析

2.3.1荷载沉降数据分析

2.3.2单桩模型桩身轴力分析

2.4本章小结

第三章 涡压扩径桩单桩承载力数值模拟研究

3.1有限单元法简介

3.1.1有限单元法的基本原理

3.1.2ABAQUS有限元软件简介

3.1.3ABAQUS中的接触模型

3.2模型的建立

3.2.1模型的基本假定

3.2.2地基土的本构模型

3.2.3单桩模型几何方案及尺寸

3.2.4单桩模型参数选取

3.2.5边界条件及网格划分

3.2.6分析步设置

3.3单桩模型数值模拟结果处理及分析

3.3.1单桩模型荷载沉降关系分析

3.3.2单桩模型桩身轴力分析

3.3.3单桩模型桩侧摩阻力分析

3.3.4 单桩模型桩周土变形分析

3.4本章小结

第四章 双扩径部错位涡压扩径群桩地基承载特性有限元分析

4.1数值模拟方案

4.1.1模型的基本假定

4.1.2参数的选取

4.1.3模型边界条件及划分网格

4.1.4地应力平衡

4.2等截面桩复合地基与涡压扩径桩复合地基承载力分析

4.3错位涡压扩径桩复合地基承载特性影响因素模拟分析

4.3.1荷载对承载特性的影响分析

4.3.2褥垫层厚度对承载特性的影响分析

4.3.3褥垫层模量对承载特性的影响分析

4.3.4桩周土体模量对承载特性的影响分析

4.3.5桩体模量对承载特性的影响分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢