不同形状盘体组合对支盘桩承载性状影响研究

摘要

支盘桩是一种新型变截面混凝土灌注桩，与普通等截面桩相比，它在承压、抗拔和抗水平荷载作用方面有明显的优势，且稳定性好、经济性高、适用范围广，但支盘桩的理论研究还不完善，特别是盘本身形状对其承载性能影响的研究很少。本文在查阅国内外大量文献的基础上，通过室内模型试验和有限元模拟的方法来研究不同形状盘体组合对支盘桩承载性状的影响，研究中考虑支盘桩的上、下盘分别设在不同土层中，并通过改变上、下盘的不同盘底倾角而形成不同盘体组合的桩型。本文的主要工作有:
　　(1)通过室内模型试验，比较等直径桩和双盘体支盘桩的承载力特点。研究表明，支盘桩在土中的荷载传递深度上与普通桩相似，在扩散广度上明显大于普通桩。
　　(2)设计了十六根不同形状盘体组合（即各盘盘底倾角不同）的模型桩，将它们分四组进行室内模型试验。每个盘的盘底倾角分别为20°、30°、45°、60°，每组试验模型桩的下盘盘底倾角固定，改变上盘盘底倾角的大小。通过对相关试验结果（桩顶沉降值、桩身轴力变化值、桩周土压力变化值等）的比较分析，得出在不同土层中不同形状盘体组合对双盘支盘桩承载性能的影响规律。
　　(3)通过对支盘桩（由不同盘底倾角的盘体组合而成）进行有限元数值模拟研究，较系统的分析了其承载力变化规律，并找出最优的盘底倾角组合，在本文试验的土质条件下，该最优组合为上盘盘底倾角30°，下盘盘底倾角45°。
　　(4)通过改变土体参数来研究不同土质条件下盘体形状变化对支盘桩承载性能的影响。
　　(5)研究了支盘桩盘底倾角的差值对受力性能的影响，上盘盘底倾角或下盘盘底倾角与最优角度组合（上盘盘底倾角30°，下盘盘底倾角45°）的差值越大，盘体分载的百分比就会越小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 支盘桩的概念与发展

1．2 支盘桩的研究现状及存在的不足

1．2．1 支盘桩承载力机理研究

1．2．2 承力盘的盘径和盘问距对承载力的影响

1．2．3 支盘桩的有限元模拟研究

1．2．4 目前研究工作的不足之处

1．3 本文研究内容和意义

第二章 支盘桩承载机理及承载力计算理论

2．1 引言

2．2 支盘桩的破坏形式

2．2．1 支盘的破坏

2．2．2 土体的破坏

2．3 支盘桩承载机理

2．3．1 承载机理

2．3．2 受力分析

2．4 常用桩抗压承载力计算公式

2．5 支盘桩承载力的影响因素分析

2．6 本章小结

第三章 室内模型试验

3．1 支盘桩模型试验的有关参数

3．1．1 支盘桩模型的相似比

3．1．2 支盘桩的盘体直径

3．1．3 支盘桩的盘体间距

3．2 模型支盘桩和试验设备

3．3 试验数据测量采集

3．3．1 桩顶沉降数据采集

3．3．2 桩身应变数据采集

3．3．3 桩周土压力数据采集

3．4 试验过程

3．4．1 土的填装与桩的埋置

3．4．2 加载方法

3．5 试验分组方案

3．6 本章小结

第四章 模型试验结果分析

4．1 引言

4．2 竖向荷载和位移对比分析

4．2．1 等直径桩和双盘的支盘桩的承载力比较

4．2．2 下盘底倾角相同上盘底倾角不同时的支盘桩承载力变化

4．2．3 上盘底倾角相同下盘底倾角不同时的支盘桩承载力变化

4．2．4 不同盘底倾角的盘体组合的最佳效果分析

4．3 桩身轴力对比分析

4．4 桩周土压力对比分析

4．5 试验结论对现行规范的补充

4．6 本章小结

第五章 数值模拟

5．1 引言

5．2 ABAQUS软件简介

5．2．1 ABAQUS简介

5．2．2 ABAQUS发展历史

5．2．3 ABAQUS的主要模块

5．3 模型的建立

5．3．1 模型建立的基本假定

5．3．2 桩、土本构模型

5．3．3 建立部件

5．3．4 设置材料和截面特性

5．3．5 部件装配

5．3．6 接触定义

5．3．7 边界条件和载荷

5．3．8 划分网格

5．3．9 平衡初始地应力

5．4 数值模拟结果与室内试验的比较

5．4．1 竖向荷载和位移

5．4．2 桩身应力、应变

5．5 改变粘聚力对于承载力影响趋势的影响

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果