刚性长短桩复合地基长短桩相互作用机制的试验研究

摘要

近年来我国岩土工程界对复合地基的研究比较活跃，而刚性长短桩复合地基又是复合地基中应用比较广泛的一类。随着在多高层建筑物地基处理中的应用，长短桩复合地基的沉降及承载力均进行了大量的研究，但是对于长短桩间的工作机制研究还处于起步阶段。本文通过模型试验和数值模拟对刚性长短桩复合地基中长桩和短桩的相互作用机制进行了研究。　　首先，通过五组模型试验，包括一组长自由单桩、一组短自由单桩、一组长复合单桩、一组短复合单桩、一组长短复合4桩，分别对三种不同工作形式下的荷载-沉降曲线、桩身轴力、桩侧摩阻力等进行了对比分析；其次，利用ABAQUS有限元软件，对模型试验进行了1:1建模，对桩身轴力及桩侧摩阻力的分布规律进行了分析。得出以下结论：　　（1）短桩单桩、短桩单桩复合地基、4桩复合地基中的短桩，桩身轴力分布规律不一致。短桩单桩桩身轴力呈现逐渐减小趋势，短桩单桩复合地基由于褥垫层的存在，桩身轴力先增大后减小，4桩复合地基中的短桩桩身轴力分布规律与短桩单桩复合地基桩身轴力的分布规律比较一致；　　（2）长桩单桩、长桩单桩复合地基、4桩复合地基中的长桩，桩身轴力分布规律有较大差别。长桩单桩桩身轴力呈现逐渐减小的趋势，长桩单桩复合地基由于褥垫层的存在，桩身轴力先增大后减小，4桩复合地基中的长桩的桩身轴力存在极大值，第一个出现在靠近桩顶位置处，第二个出现在短桩桩端影响范围附近位置处；　　（3）短桩单桩、短桩单桩复合地基、4桩复合地基中的短桩，桩侧摩阻力分布规律不一致。短桩单桩复合地基桩侧摩阻力存在负摩阻区，位置处于接近桩顶位置处，4桩复合地基中的短桩桩侧摩阻力分布趋势与短桩单桩复合地基中桩侧摩阻力分布规律较接近；　　（4）长桩单桩、长桩单桩复合地基、4桩复合地基中的长桩，桩侧摩阻力分布规律不一致。长桩单桩的桩侧摩阻力存在负摩阻区；4桩复合地基中的长桩桩侧摩阻力存在两个负摩阻区，第一个负摩阻区位置与长桩单桩复合地基比较接近，第二个负摩阻区存在于短桩桩端影响范围内。认为由于短桩的存在，长桩桩侧摩阻力在短桩桩端影响范围内，发生了重分布。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2刚性长短桩复合地基研究现状

1.3本文研究的主要内容

2刚性长短桩复合地基静载试验

2.1 引言

2.2 试验内容

2.3试验场地及平面布置

2.4模型桩的制作

2.5 桩体材料强度、弹性模量试验

2.6褥垫层材料及厚度

2.7桩间距及面积置换率

2.8 试验类型及土层参数

2.9承载力估算

2.10测量元件布设

2.11测量仪器

2.12加载系统

2.13加载过程

2.5 本章小节

3 试验数据整理与分析

3.1 桩身编号

3.2单桩静载荷试验

3.3 单桩复合地基

3.4 四桩复合地基

3.5 不同工作形式桩的承载性能对比分析

3.6 本章小结

4 数值模拟

4.1 引言

4.2 三维有限元模型建立

4.3 承载性状分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要研究结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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