论文题目: 多年冻土地区单桩承载特性研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 结构工程
作者: 刘雨
导师: 龚维明
关键词: 多年冻土,灌注桩,承载力,蠕变,温度场,静载荷试验,自平衡测试,水化热,有限元
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文在分析多年冻土地区桩基工作机理的基础上,结合冻土的物理力学性质及热学性质,着重研究了青藏高原多年冻土地区钻孔灌注桩设计中基础冻结力的形成过程、回冻过程中基桩承载力的变化规律、施工后桩周冻土的回冻规律等几个主要力学问题。对灌注桩基础在多年冻土条件下的力学特性和工作机理进行了阐述,表明了其力学问题的差异性和特征性,提出多年冻土中桩基的设计准则是控制桩的蠕变速度,使桩侧剪应力不超过冻土与桩之间的极限长期冻结力,是承载力控制与变形控制的统一。采用自平衡静载荷测试方法对回冻过程中不同地温条件下的单桩承载力进行了测试,探讨了基桩的承载力变化规律与荷载传递规律。测试结果表明,随着冻土温度的降低,桩侧冻结力和单桩承载力有明显提高。由于施工加载及稳定性需要,桩侧冻土融化后能否及时回冻就成为影响工程进度和施工期间基础稳定的关键。本文基于现场实测资料,分析了多年冻土区地温对桩基础施工过程的响应,及其在工程结束后的恢复过程,探讨了在多年冻土区灌注桩施工后,桩周冻土的回冻规律。研究表明,在低温冻土区灌注桩的回冻较快,20天左右桩体温度就降到0℃以下,静载试验显示此时冻结力即已产生,桩基已具备相当承载力;混凝土单桩施工的热扰动范围一般为3倍桩径左右,要使近桩地温完全恢复到施工以前的水平,则可能需要很长时间。最后对桩周冻土的回冻进行了数值模拟分析。结合地质资料、冻土类别,建立了热力学计算模型,模拟桩周冻土融化圈的形状和大小,得出近桩土层温度随时间的变化规律和不同时期桩周土层温度的空间分布规律。结果表明,用有限元分析桩周冻土的温度变化趋势是有效的,可以满足工程上的精度,从而为设计施工提供一定的依据。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 多年冻土与寒区工程
1.1.1 冻土的概念
1.1.2 多年冻土
1.1.3 寒区工程特点及基础设计原则
1.1.4 多年冻土区建筑基础的病害分析
1.2 多年冻土地区桩基础应用与研究现状
1.2.1 多年冻土区应用桩基础的优越性
1.2.2 常用桩基础形式的比选研究
1.2.3 多年冻土地区桩基础的研究现状
1.3 本文所做的工作
第二章 多年冻土的工程特性
2.1 冻土的物理性质
2.2 冻土的力学性质
2.2.1 主要强度指标
2.2.2 强度的影响因素
2.3 冻土的流变特性
2.4 多年冻土的工程分类
第三章 多年冻土中竖向受荷单桩的工作机理
3.1 引言
3.2 竖向受荷桩的承载力
3.2.1 规范中的计算方法
3.2.2 季节融化层的摩阻力
3.2.3 冻土与桩侧的冻结强度
3.2.4 桩端支承力
3.2.5 冻土中桩的破坏模式
3.3 竖向受荷桩的流变特性与极限长期强度
3.4 桩基的抗冻拔稳定性
3.4.1 桩基的切向冻胀力
3.4.2 抗冻拔稳定性验算
3.5 灌注桩的回冻与承载力的形成
3.5.1 桩身混凝土的传热过程
3.5.2 回冻过程的影响因素
3.5.3 高温极不稳定冻土区的桩基设计
3.6 多年冻土区桩基设计的其他特殊因素
第四章 基桩静载荷试验及分析
4.1 测试目的
4.2 测试方法
4.3 试桩工程概况
4.4 第一次静载试验结果及分析
4.4.1 试桩时地温状况
4.4.2 试桩前承载力估算
4.4.3 分级加载及位移情况
4.4.4 分层冻结摩阻力
4.4.5 等效转换曲线与极限荷载
4.5 第二次静载试验结果及分析
4.5.1 试桩时地温状况
4.5.2 分级加载及位移情况
4.5.3 分层冻结摩阻力
4.5.4 等效转换曲线与极限荷载
4.6 两次测试结果对比分析
第五章 基桩回冻过程的实测研究
5.1 测试目的和意义
5.2 测试方法介绍
5.3 观测结果分析
5.3.1 不同时期各测温孔内地温沿深度的变化规律
5.3.2 不同深度处各测温孔内温度随时间变化规律
5.4 小结
第六章 灌注桩施工对冻土热影响的有限元分析
6.1 引言
6.2 冻土的热学计算指标
6.3 计算模型的建立
6.3.1 基本假设
6.3.2 有限元分析方法
6.3.3 基本参数的选取
6.4 有限元分析结果
6.4.1 近桩土层温度分布规律
6.4.2 不同深度处桩侧土温随时间变化规律
6.4.3 不同时期温度沿桩径方向的变化规律
6.5 小结
结论
致谢
参考文献
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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