深厚软土中桥梁桩基长期沉降影响研究

摘要

有关桩基的沉降计算理论有很多种，但由于这些计算沉降方法大多不考虑时间的效应而出现不足。尤其在近几十年来，一些工程由于长期沉降的因素出现了严重的事故，这就是使得研究桩基长期沉降的计算方法成为了桩基沉降计算的重要组成部分。目前常用的方法是通过现场试验和室内试验来研究桩基沉降的内部规律，再建立数学模型来推导公式，期望能准确的计算长期沉降用来指导实际工程。 随着时间的发展，桩基应用的范围越来越广，不仅一些地质条件好的地方使用，还在越来越多的软土地区使用。由于软土的强度低、亲水性大、高压缩性等特点，这就使得深厚软土中桩基由于有上部结构传递的荷载会产生长期沉降。而研究深厚软土中的桩基沉降就要从软土本身特性、软土的蠕变、软土地基固结沉降、桩-土界面的摩擦作用等几个方面来研究。 （1）介绍传统桩基沉降的几种经典计算方法，虽然计算的结果能满足在一些地质条件非常好的地区工程的设计建设，但是因未考虑到长时间影响下的蠕变效应使得计算结果误差相比实际偏大。 （2）研究软土的本身特性得到软土地基固结沉降的计算方法，用来模拟桩基的沉降，能一定程度上考虑时间的影响，但是没有考虑桩和软土的相互摩擦及错动的位移。 （3）用改装的应力式直剪仪，对软土进行直剪蠕变试验来模拟桩侧土体中软土间剪切作用；以混凝土-软土界面摩擦蠕变试验来模拟桩土界面的剪切作用；以软土蠕变固结试验来模拟桩端土的长期固结变形。再使用幂函数、对数经验蠕变模型和几种元件蠕变模型分别来拟合试验曲线，建立相应条件下的蠕变计算公式，计算出蠕变变形量作为该点的长期沉降。 （4）以江苏省常熟市的软土为例，考虑软土的黏性特性，把沉降分成三个部分：桩侧土体中软土之间的剪切蠕变位移、桩土界面摩擦剪切位移、桩端软土竖向固结蠕变变形，研究了软土地层中桩基长期沉降情况。

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外桩基沉降研究现状

1.2.1 桩基沉降试验研究现状

1.2.1.1 桩基的室内试验研究

1.2.1.2 桩基的现场试验研究

1.2.2 桩基的沉降理论研究现状

1.2.3 软土的线性蠕变固结理论研究现状

1.3 主要研究内容与技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

第2章 桩基沉降的理论

2.1 前言

2.2 桩基沉降的影响因素

2.3 桩基沉降的特征

2.4 桩基沉降计算方法

2.4.1 理论计算法

2.4.2 简化计算法

2.4.3 单桩沉降数值计算方法

2.5 桩基沉降计算的不足

2.6 本章小结

第3章 软土地基固结沉降计算与蠕变理论

3.1 软土的性质

3.1.1 软土的物理特性

3.1.2 软土的应力与变形

3.1.3 软土的固结与蠕变

3.2 软土地基沉降计算

3.2.1 初始沉降

3.2.2 固结沉降

3.2.3 次固结沉降

3.3 软土的一维固结

3.3.1 软土地基一维固结沉降的线弹性计算

3.3.2 软土地基一维固结沉降的非线性计算

3.4 土的元件蠕变模型

3.4.1 基本元件

3.4.2 线性蠕变模型

3.4.3 非线性蠕变模型

3.5 长期沉降计算的粘弹性分析

3.6 本章小结

第4章 软土的蠕变试验及桩基的沉降计算方法

4.1 前言

4.2 软土常规试验研究

4.3 软土蠕变性质试验

4.3.1 软土直剪蠕变试验

4.3.1.1 直剪蠕变仪的改装

4.3.1.2 试验方案

4.3.1.3 试验结果

4.3.2 土-石界面摩擦剪切蠕变试验

4.3.2.1试验方案

4.3.2.2 试验结果

4.3.3 软土固结蠕变试验

4.3.3.1 实验方案

4.3.3.2 试验结果

4.4 软土蠕变模型

4.4.1 软土的经验蠕变模型

4.4.1.1 软土的蠕变变形的组成

4.4.1.2 经验蠕变模型

4.4.2 软土的元件蠕变模型

4.4.3 软土试验的蠕变模型

4.4.3.1 直剪蠕变试验的蠕变模型

4.4.3.2 摩擦剪切试验的蠕变模型

4.4.3.3 固结蠕变模型

4.5 桩基长期沉降的计算

4.5.1 桩基长期沉降的计算原理

4.5.2 工程应用

4.5.2.1 试验法

4.5.2.2.路桥桩基简化法

4.5.3 对比分析

4.6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献