静压桩沉桩贯入及承载力的试验研究与数值分析

摘要

近年来，随着城市基础建设的高速发展，高层建筑不断增多和密集，桩基已成为高层建筑基础的主要形式。静压桩以其振动小、噪音低、对环境影响小等优点，越来越受到工程界重视。静压桩在江、浙、沪、粤等沿海软土分布较广的地区以及人口密集的大城市的应用很广，取得了良好的效果，是一项非常实用的桩基类型。 关于静压桩问题的研究也一直是近年来研究的一个热点问题，其中静压桩与土的相互作用的研究是一个重要的内容。研究在沉桩贯入的过程中，桩侧摩阻力、侧压力和桩端阻力的变化规律，由于压桩所引起的周围土体的位移应力变化对于防止周围环境受到不利影响具有重要的意义。另外，对压桩后静压桩的极限承载力进行研究也对地基设计方案提供了理论上的依据。 在本文中，结合砂土中静压桩的室内模型试验以及有限元模拟计算，对上述问题进行了较为深入的研究。论文的主要上作有： 1、从理论上，介绍了静压桩在沉桩贯入过程中的受力特性，以及在竖向荷载作用下，单桩的受力性状和破坏机理。 2、进行了砂土中长短不同的两根静压单桩贯入与静载的室内模型试验。依据贯入试验所得结果，剖析了静压桩沉桩时的桩侧摩阻力、侧压力与桩端阻力的变化情况，临界深度，以及通过对两根长短桩的比较，揭示了由于桩长对桩侧与桩端阻力的影响。依据静载试验所得的结果，得到了在竖向荷载作用下单桩的极限承载力，以及桩侧极限摩阻力和桩端极限阻力的分配比例。 3、进行有限元数值分析。 本文在通用软件ANSYS平台上对静压桩进行数值分析，利用位移贯入法与圆孔扩张理论的结合，巧妙地利用边界位移条件使桩体贯入，并考虑土体弹塑性本构关系、大变形和桩一土滑动摩擦等复杂问题，使其更符合静力压桩实际情况，求出沉桩过程中水平竖向应力场和水平竖向挤土位移场，以及在不同深度土体隆起的变化趋势。并与模型试桩试验数据相比较，得出有关结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1桩基础概述

1.1.1桩基础的分类

1.1.2桩基础的结构特点和适用范围

1.2桩基础的发展概况及试验研究现状

1.2.1发展概况及最新进展

1.2.2试验研究现状

1.3静压桩在工程中的应用

1.3.1静压桩的发展过程

1.3.2静压桩的优缺点

1.3.3静压桩的使用范围

1.4静压桩受力特性的研究现状

1.4.1试验方法

1.4.2理论方法

1.4.3数值分析方法

1.5本文的研究内容和所做工作

第二章竖向荷载下静压桩的承载力研究

2.1竖向荷载作用下基桩的受力性状及破坏机理

2.1.1竖向荷载作用下单桩的工作性能

2.1.2桩—土体系的荷载传递

2.1.3单桩的荷载—沉降特性

2.1.4单桩的破坏模式

2.2基桩竖向承载力的确定

2.2.1按桩身结构强度确定基桩竖向承载力

2.2.2按土的强度与变形确定基桩竖向承载力

2.2.3按静力分析法确定基桩竖向承载力

2.3静压桩竖向承载力分析

2.3.1静压桩的沉桩机理

2.3.2静压桩的荷载传递机理

2.3.3静压桩侧摩阻力分析

2.3.4静压桩端阻力分析

第三章静压单桩的室内模型试验研究

3.1引言

3.2模型试验研究

3.2.1试验目的及意义

3.2.2试验原理

3.2.3试验装置、仪表及测试元件

3.2.4试验方法研究

3.3试验数据处理

3.3.1不同桩长的单桩沉桩试验结果

3.3.2单桩静载试验数据

3.4试验结果分析

3.4.1沉桩过程试验结果分析

3.4.2静载试验结果分析

第四章基于ANSYS的静压桩沉桩过程的数值模拟

4.1 ANSYS软件简介

4.2 ANSYS与基础工程

4.2.1 Drucker-Prager(DP)材料

4.2.2 ANSYS的接触非线性分析过程

4.3有限元模型的建立及模拟方法

4.3.1位移贯入法的实现

4.3.2有限元模型的建立

4.3.3有限元计算成果分析

4.3.4有限元结果与本次模型试验结果的比较

4.3.5小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献及内容

致谢

个人简历