不同土层条件对支盘桩竖向承载性能影响研究

论文摘要

挤扩支盘桩是在普通混凝土灌注桩的基础上，根据仿生学原理-仿树根根系结构发展而来的。挤扩支盘桩承力支盘的设置实质上是利用地基土的各向异性，特别是竖向土性的变化这一特点。实践表明它具有承载力高、沉降（或上拔）变形小、施工简便快捷等优良特性，正被越来越广泛地应用于各类工程中。众多研究表明，支盘桩的承载力（特别是多支盘桩）50%以上均由支、盘的端承载力提供，实际工程中的地质条件千变万化，十分复杂，当采用多支盘支盘桩时，各支、盘就可能设置在不同土层中，由于土体物理性质的不同，对各支、盘承载力的发挥会造成一定的影响，如会产生“时间效应”（各盘承载力发挥不同步）、“架空效应”[1]等，虽然目前国内学者在有关文献中提到了这些问题，但还没有进行系统研究，因此本文拟进行“不同土层条件对支盘桩承载性能的影响”的研究具有现实意义。本文在收集查阅大量挤扩支盘桩资料的基础上，利用大型有限元分析软件ADINA对支盘桩在不同土层条件下的承载特性进行数值模拟，根据已有实验资料建立实体模型，分析支盘桩在各种荷载作用下不同土层中支盘受力特点及荷载传递规律，盘上下应力影响范围及桩周土应力分布情况，提出支盘桩的承载性能的合理评价方法，从而为多支盘桩的设计提供依据，并且对今后支盘桩的研究和实际应用起到参考作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 支盘桩的发展过程
• 1.3 国内研究现状
• 1.3.1 抗压承载的研究现状
• 1.3.2 抗拔承载的研究现状
• 1.3.3 水平承载的研究现状
• 1.4 国外研究现状
• 1.5 本文研究工作
• 1.5.1 本文研究内容
• 1.5.2 本文研究方法
• 1.6 本文的创新点和拟解决的关键问题
• 2 支盘桩的工程应用
• 2.1 施工工艺
• 2.2 支盘桩的施工设备
• 2.3 支盘桩的特点
• 2.4 支盘桩的破坏形式
• 2.4.1 支盘桩的断裂破坏
• 2.4.2 支盘桩的缩颈
• 2.4.3 盘间土体被剪切
• 2.4.4 桩基沉降破坏模式
• 2.4.5 分支的破坏机理
• 2.4.6 支盘位置出现偏心和偏斜
• 2.4.7 支盘桩的灌注缺陷
• 2.5 支盘桩的适用条件
• 3 模型试验研究
• 3.1 相似理论推导
• 3.2 试验概况
• 3.2.1 试验装置
• 3.2.2 试验内容及结果
• 3.3 试验结果分析
• 3.3.1 三种不同土层条件下的模型桩的承载力和变形比较
• 3.3.2 荷载传递规律分析
• 3.4 本章小结
• 4 数值模拟
• 4.1 有限元法综述
• 4.2 ADINA 软件简介
• 4.3 桩土共同作用模型的建立与求解
• 4.3.1 建立几何模型
• 4.3.2 定义材料特性
• 4.3.3 地应力平衡
• 4.3.4 施加荷载
• 4.3.5 定义接触单元
• 4.3.6 网格划分
• 4.4 有限元模型验证
• 4.5 有限元数据分析
• 4.6 等直径桩与支盘桩比较
• 4.7 支盘间距不同的影响
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文