软粘土中桩基抗拔承载特性研究

摘要

随着国家经济建设的发展，抗拔桩的应用日益广泛。本文在国内外有关抗拔桩承载力研究的基础上，总结了现有桩基抗拔承载力的计算方法，开展了软粘土中小比尺管桩上拔的室内模型试验，通过ABAQUS有限元软件模拟分析了软粘土中不同直径桩的抗拔承载特性、桩端土体负孔隙水压力的产生及消散规律，以及影响负孔隙水压力的因素，主要内容及结论如下：
　　1．现有桩基抗拔承载力的理论计算可分为三类：一类是规范法，如港口工程桩基规范、建筑桩基技术规范和API规范等；第二类是半经验法，如Meyerhof计算法、Das计算法和倒圆锥台模型计算法等；第三类是极限平衡法，如Chattopadhyay理论、Shanker理论、Kotter理论和何思明提出的水平条分法等。这些算法认为桩的抗拔承载力由两部分构成：一是净抗拔能力，来自桩侧摩阻力；二是桩身自重。这些计算方法都忽略了土体吸附力对抗拔承载力的贡献，导致计算值小于抗拔承载力的实测值。
　　2．开展了室内小比尺模型试验，对上拔荷载、桩体位移、桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩端土体孔隙水压力的变化规律进行了研究。试验结果表明：上拔荷载较小时，桩身轴力沿深度均匀递减；随着桩顶荷载的增大，桩顶处的轴力迅速减小，自上而下递减明显。桩侧摩阻力在桩身上部较小，下部较大。桩端土体负孔压随着上拔位移的增加而增大，当上拔位移到达一定值时，负孔压达到峰值，随后负孔压随着上拔位移的增加而降低。负孔压随时间的发展趋势和上拔荷载的发展趋势大致相同，上拔荷载的峰值与负孔压峰值产生的时间一致。
　　3．采用有限元软件ABAQUS模拟了试验过程，并与理论结果和试验观测到的现象相互校准。进一步研究了桩的抗拔承载特性及负孔隙水压力的产生与发展规律。有限元分析表明：桩在上拔过程中，桩端和土接触面的负孔压最大。负孔压的发展规律是先增大后减小，负孔压达到峰值时桩端脱离土体。桩上拔过程中负孔压随着桩径的增大而增大。随着桩径的增大，负孔压产生和消散速率均有所降低。当桩径一定时，上拔速率增加，负孔压的峰值增大，但峰值对应的上拔位移不变。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 抗拔桩研究现状

1.3 本文研究的主要工作

第2章 单桩极限抗拔承载力的计算方法

2.1 规范法

2.2 半经验法

2.3 极限平衡法

2.4 不同计算方法的对比

2.5 本章小结

第3章 单桩静载模型试验和吸附力模型试验

3.1 单桩静载模型试验

3.2 测量和加载系统

3.3 试验结果整理和分析

3.4 单桩吸附力模型试验

3.5 本章小结

第4章 单桩抗拔承载特性数值模拟

4.1 ABAQUS软件简介

4.2 模型的建立及求解

4.3 单桩抗拔承载特性分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间主要科研成果

致谢