泥皮与沉渣对灌注桩承载性状影响的数值模拟

论文摘要

缺陷桩的出现在桩基施工中往往是常见的,尤其是灌注桩在软土地基中施工时易出现。常见的缺陷形式有桩身局部缩径、桩侧泥皮和桩底沉渣过厚等质量缺陷。目前对于缺陷桩的工作性状和桩—土相互作用机理的数值模拟相对较少。本文对于含有桩周泥皮和桩底沉渣的缺陷桩单桩基础的竖向承载性状和桩—土间相互作用机理进行了研究。本文采用三维非线性有限元法研究了含有桩侧泥皮和桩底沉渣的单桩缺陷桩基础的竖向承载性状和桩—土相互作用机理,并分别与相应的无缺陷桩的承载性状进行了对比分析,得出了在竖向荷载作用下,各种缺陷桩基础各自的工作性质。通过对各种缺陷情况下桩顶的荷载沉降曲线与正常单桩基础的对比得出含有桩侧泥皮和桩底沉渣的桩基础各自的工作性状,通过对每种缺陷桩基础中桩身轴力分布、桩底部端阻力和桩侧摩阻力随荷载变化的情况进行对比和分析,得出每种缺陷桩基础相对于正常桩基础各自的工作性状。研究成果揭示了不同桩侧泥皮厚度、粘聚力、摩擦角参数和不同桩底沉渣厚度、粘聚力、摩擦角参数对单桩基础工作特性影响规律性。桩侧泥皮的主要影响是降低了桩侧摩阻力,桩底沉渣的主要影响是极大的降低了桩端阻力。研究得出的规律对出现缺陷桩时桩基承载性状的分析评价与施工技术处理有重要的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桩、土相互作用分析方法及发展
• 1.2.1 弹性理论法
• 1.2.2 荷载传递法
• 1.2.3 剪切位移法
• 1.2.4 边界单元法
• 1.2.5 有限单元法
• 1.3 国内外对缺陷桩的研究现状
• 1.3.1 缺陷桩的分类
• 1.3.2 缺陷桩的成因及防治措施
• 1.3.3 缺陷桩的检测
• 1.3.4 对缺陷桩工作性状、工作机理的研究
• 1.4 本文主要研究内容及主要创新之处
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 主要创新点
• 第二章 桩土相互作用三维有限元分析理论
• 2.1 引言
• 2.2 弹性有限元法的基本理论
• 2.3 材料非线性有限元法
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 非线性Duncan—Chang 模型
• 2.3.3 非线性问题的解法
• 2.4 桩土体系的空间耦合数值模型
• 2.4.1 三维8 结点等参元
• 2.4.2 三维8 结点接触面单元
• 2.4.3 三维8 结点无限元
• 第三章 针对缺陷桩的三维有限元程序设计
• 3.1 引言
• 3.2 前处理模块
• 3.2.1 超单元法进行网格划分
• 3.2.2 桩单元和接触面的设置
• 3.2.3 图形输出
• 3.2.4 本文对前处理模块的改进
• 3.3 计算模块
• 3.3.1 基本计算步骤
• 3.3.2 本文对主计算模块的改进
• 3.4 后处理程序
• 3.5 本章小结
• 第四章 桩周含有泥皮的单桩基础竖向承载性状分析
• 4.1 引言
• 4.2 泥皮厚度对单桩基础竖向承载性状影响分析
• 4.2.1 计算参数的选取
• 4.2.2 计算模型前处理网格
• 4.2.3 荷载情况
• 4.2.4 计算结果的对比与分析
• 4.3 泥皮粘聚力对单桩基础竖向承载性状影响分析
• 4.3.1 计算参数的选取
• 4.3.2 荷载情况
• 4.3.3 计算结果的对比与分析
• 4.4 泥皮摩擦角对单桩基础竖向承载性状影响分析
• 4.4.1 计算参数的选取
• 4.4.2 荷载情况
• 4.4.3 计算结果的对比与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 桩端含有沉渣的单桩基础竖向承载性状分析
• 5.1 引言
• 5.2 不同厚度沉渣对单桩基础竖向承载性状影响分析
• 5.2.1 计算参数的选取
• 5.2.2 计算模型前处理网格
• 5.2.3 荷载情况
• 5.2.4 计算结果的对比与分析
• 5.3 不同粘聚力沉渣对单桩基础竖向承载性状影响分析
• 5.3.1 计算参数的选取
• 5.3.2 荷载情况
• 5.3.3 计算结果的对比与分析
• 5.4 不同摩擦角沉渣对单桩基础竖向承载性状影响分析
• 5.4.1 计算参数的选取
• 5.4.2 荷载情况
• 5.4.3 计算结果的对比与分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 对后续工作的建议与展望
• 参考文献
• 附录（符号表）
• 致谢