碎石土～基岩复合基桩水平作用力参数m值研究

摘要

我国西部水电资源丰富，而电力负荷主要集中在中东部以及南部地区，电力必须从资源丰富地区输送到高电力负荷地区，以支撑中东部和南部经济建设发展中的能源消耗。由于地形陡峻、地质条件复杂，输电线路中塔基的设计中地基设计参数的合理选取至关重要。目前，我国在桩基础设计中考虑水平荷载作用时多采用m法进行计算。在m法中，地基水平抗力系数的比例系数m值的确定是基础设计中的难点和关键点问题，其取值的准确与否直接关系到桩基设计的安全可靠性。本文以选定的色马线铁塔桩基为研究基础，以线路实际走线中最易穿越的地形条件和地基土类为基础，参照相关规范进行水平静载室内物理模拟实验以及数值模拟实验，研究桩身位移、桩身弯矩、桩侧土压力、桩侧地基抗力系数的比例系数m值的变化规律，主要得到以下结论和认识:
　　(1)桩在水平荷载作用下产生位移，同时将部分作用力传递到桩周的土体，桩周土体因受到桩的挤压变形而产生破裂。同时，从桩前到桩后各条裂缝与水平作用力之间的夹角从桩前到桩后由小到大变化。
　　(2)水平荷载增加时水平荷载与荷载作用点的水平位移曲线斜率逐渐增加，即随水平荷载逐级升高，在增加相同的荷载时桩身位移的变化量是逐渐增大的，在加载后期尤其明显。
　　(3)桩身弯矩均分布在水平荷载作用点的一侧，随埋深的增加弯矩先增加后减小。随水平荷载增加桩身弯矩逐渐增大，但在加载后期弯矩最大值点有稍微下降趋势。
　　(4)桩在水平荷载作用下绕一轴点转动，且以轴点为界在桩前侧、后侧都受到地基抗力的作用。同时，在桩埋深2(d+1)范围内土压力变化最大。
　　(5)随水平位移增加m值变化较大，尤其是在较小位移时随m值急剧减小。随水平荷载的增加，m值近似双曲线减小变化。
　　(6)在相同的水平荷载作用下桩侧土压力随坡度、桩长、桩宽以及嵌岩深度增加而增加，随加载位置降低而降低。
　　(7)采用专业数据统计分析软件进行多元线性回归分析，得到碎石土层厚度、嵌岩深度、桩宽、坡度、加载位置等因素与m值关系式。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 水平受荷桩研究现状

1．2．2 m值取值现状

1．2．3 m值研究现状

1．2．4 目前研究存在的问题和不足

1．3 主要研究内容、思路和技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究思路和技术路线

第2章 水平受荷桩模型试验方案

2．1 实验概况

2．2．1 工程地质概况

2．2．2 桩受力状况

2．2 水平受荷桩物理模拟方案设计

2．2．1 室内物理模拟试验目的

2．2．2 模型试验方案

2．2．3 相似比确定

2．2．4 模型桩制作

2．2．5 坡体模型制作

2．2．6 加载方案

2．2．7 数据采集

第3章 水平受荷桩模型试验结果分析

3．1 模型试验加载及破坏过程

3．1．1 碎石土0°坡

3．1．2 碎石土15°坡

3．1．3 碎石土30°坡

3．1．4 碎石土45°坡

3．1．5 碎石土～基岩15°坡

3．1．6 碎石土～基岩30°坡

3．1．7 碎石土～基岩45°坡

3．2 桩身位移

3．3 桩身弯矩

3．4 桩侧土压力

3．5 m值

3．6 本章小结

第4章 水平受荷桩数值模拟研究

4．1 数值模拟方案

4．1．1 模拟方案设计

4．1．2 模型参数选取

4．1．3 模型建立

4．1．4 加载方式

4．2 碎石土地基数值模拟

4．2．1 坡度的影响

4．2．2 桩长的影响

4．2．3 桩宽的影响

4．2．4 加载位置的影响

4．3 碎石土～基岩地基数值模拟

4．3．1 坡度的影响

4．3．2 桩宽的影响

4．3．3 嵌岩深度的影响

4．4 本章小结

第5章 m值变化规律分析

5．1 碎石土地基

5．2 碎石土～基岩地基

5．3 m值拟合

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果