沟谷地形桩基竖向极限承载力评价方法研究

摘要

沟谷地形区域的地质、水文情况较为复杂,受限于道路建设成本及道路路线要求,致使部分桥梁桩基修建在斜坡上。沟谷地形的形成及发展主要是由沟谷流水侵蚀和坡面物质移动造成,因此该地区桩基又不可避免的遭到水流冲刷的影响。
　　本文阐述了斜坡及水流冲刷后桩基竖向承载机理,建立了斜坡和水流冲刷后桩基的整体受力模型,首次提出了考虑边坡系数与临坡距耦合条件下的斜坡桩基侧摩阻力影响系数的计算公式,以及考虑冲刷深度的冲刷后侧压力引起摩阻力影响系数的计算公式,形成了沟谷地形桩基竖向承载力评价方法,对该地区桥梁桩基的设计、养护、评估具有重大意义。
　　在分析斜坡对桩基竖向极限承载力的影响时,结合斜坡桩基竖向承载机理,通过有限差分软件FLAC3D进行建模计算,分析其对竖向极限承载力、桩端极限阻力、桩侧极限摩阻力的影响。通过数值计算结果可知,边坡系数、临坡距对桩基竖向极限承载力的影响主要集中在对桩侧极限摩阻力的影响;二者与桩侧极限摩阻力呈正相关,且二者存在耦合相关,当二者减小时对桩侧极限摩阻力敏感性增强。
　　在分析冲刷对桩基竖向极限承载力的影响时,通过有限差分软件FLAC3D中的NULL单元模拟桩周土的冲刷过程,分析其对极限承载能力、桩端极限阻力、桩侧极限摩阻力以及桩周土的侧压力的影响。通过数值计算结果可知,冲刷深度对桩基竖向极限承载力的影响主要集中在对桩侧土压力引起摩阻力的影响;按照高承台模式计算冲刷后桩基竖向极限承载力是不准确的。
　　在综合考虑斜坡、冲刷对竖向极限承载力影响以及桩基承载机理的基础上,提出斜坡桩基侧摩阻力影响系数和冲刷后侧压力引起摩阻力的影响系数,并通过对前面计算结果的回归分析给出两种系数的计算公式,最终总结得出了沟谷地形桩基竖向极限承载力计算公式。

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第一章 绪论

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究思路及内容

第二章 沟谷地形桩基竖向受力机理研究

2.1概述

2.2平坡桩基的受力机理

2.3斜坡对桩基受力的影响

2.4冲刷深度对桩基受力的影响

2.5小结

第三章 斜坡对桩基竖向极限承载力的影响分析

3.1概述

3.2计算模型

3.3计算方法

3.4计算与结果分析

3.5小结

第四章 冲刷对桩基竖向极限承载力的影响分析

4.1概述

4.2计算模型

4.3冲刷过程的模拟

4.4计算与结果分析

4.5小结

第五章 沟谷地形桩基竖向极限承载力评价方法及应用

5.1沟谷地形桩基竖向极限承载力评价方法

5.2工程实例应用

5.3试验验证

5.4小结

结论及建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢