超长桩荷载传递及倾斜荷载下桩-土数值模拟分析

《超长桩荷载传递及倾斜荷载下桩-土数值模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海大学硕士学位论文超长桩荷载传递及倾斜荷载下桩-土数值模拟分析姓名：尹武先申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：姚文娟20090120上海大学硕士学位论文摘要随着国民经济的迅速发展，高层建筑大量涌现，超长桩被广泛应用于承受上部结构自重，控制基础沉降，但因其桩侧及桩端土体承载力的发挥性状以及桩土相互作用情况都极为复杂，使超长桩理论远落后于实践，因此对其承载机理进行研究显得极为重要。另一方面，大型港口和大跨度桥梁工程建设中，超长桩被广泛应用于承受高填土侧土压力、水流和波浪冲刷力、震动力、船舶撞击力以及车辆荷载的制动力。该类工程中超长桩桩土相互作用属于典型的水

2、平、竖向荷载耦合作用。目前横一竖荷载耦合的桩一土相互作用研究文献较少，而仅有的研究主要集中在单层土中的中短桩；对于横一竖荷载耦合作用的超长桩却鲜为报道。鉴于此，本文首先基于超长桩的大量试验资料建立了考虑侧土软化的荷载传递模型并对其进行验证，然后利用通用有限元软件ABAQUS模拟了横一竖向耦合荷载作用下超长单桩及群桩，对成层土与桩的相互作用进行了计算分析和参数化研究。在此基础上，对单排斜桩和群桩结构进行了优化设计，具体研究如下：l、本文基于超长桩大量试验资料，对传统的荷载传递模型进行改进，建立与超长桩侧土工作性状相适应的弹性．软化．稳定三阶段荷载传递模型，桩端采

3、用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性，并引入混凝土的Ruseh模型用于考虑高水平荷载作用下超长桩桩身混凝土的弹塑性性状，从而建立了与超长桩工作性状相适应的层状地基中超长桩荷载传递分析方法，并将荷载传递法计算结果与实测数据、有限元计算结果进行对比验证。2、研究横一竖向耦合荷载作用下超长单桩桩土相互作用，重点讨论了横向荷载以及竖向荷载对桩基竖向承载力、横向承载力以及土体竖向侧摩阻力、土体水平抗力的影响。研究表明横向荷载的存在对超长桩基础的轴力、侧摩阻力、桩身弯矩有较大影响，且影响区域都集中在桩身较浅部区域。桩端土与桩周土的模量比如对超长桩基础承载力的发挥有较

4、大作用，随着K知的增大，在高水平荷载作用下超长桩基础逐渐由摩擦桩向端承桩过渡。3、对横一竖向耦合荷载作用下单排桩的承台一桩一土体系的弯矩、轴力和横向土体抗力进行了三维数值分析，就超长桩桩顶水平位移过大，承载力不足的缺V上海大学硕士学位论文陷，对超长桩上部进行套管加固研究。研究表明，横．竖向耦合荷载共同作用的单排双桩结构中，前后两桩的轴力、弯矩、侧摩阻力存在较大差异。套管对浅部桩身的加固能较有效降低桩顶的水平位移，并能使浅部土体水平抗力、侧摩阻力向更深部传递。4、对横一竖向耦合荷载作用下倾斜桩一土一承台体系进行了数值模拟研究，参数敏感性分析和结构优化设计，并结合

5、洋山深水港工程实例对横一竖向耦合荷载作用下的斜顶板桩码头结构进行了分析和验证。通过对洋山深水港二期的斜顶板桩承台结构非线性有限元模拟计算结果和实测数据对比研究表明，本文的数值模型具有较好的可信度。可用于实际工程中的结构的局部受力进行分析和设计。当斜顶桩板桩承台结构同时受高填土侧土压力和竖向荷载共同作用时，竖向荷载的变化对结构水平承载力影响显著。5、对横．竖向耦合荷载作用下超长群桩不同布桩形式进行分析，对两种布桩形式下的弯矩、轴力、桩顶水平力的分布和变化进行了深入研究。在相同横．竖向耦合外荷载的作用下的群桩基础，圆形布桩比方形布桩的水平和竖向位移均小，且圆形布桩

6、桩身弯矩、土体水平抗力相对更小，各桩轴力分布更均匀，更有利于超长群桩基础承载力的发挥。6、对超长单排倾斜桩基础和群桩基础进行结构优化设计：(1)通过特定横．竖向耦合荷载作用下不同倾斜角的超长桩基础分析，得到相应的水平和竖向位移，并综合考虑实际因素获得该结构的最优倾斜角；(2)对群桩承台结构两种不同的布桩方式在相同桩顶耦合荷载作用下承台水平、竖向位移对比分析以及群桩中各桩的弯矩、轴力、土体水平抗力进行了深入分析对比，得到群桩最优的布置形式。关键词：超长桩；侧土软化；荷载传递模型；横．竖向耦合荷载；桩土相互作用；倾斜桩一土一承台：成层土；群桩Ⅵ上海大学硕士学位论文

7、ABSTRACTSupper-longpileandpilegroupfoundationsareextensivelyusedtosupportvariousstructuresandcontroltheverticaldisplacementoffoundationsinsoftsoil，butthetheoreticalresearchfalIsfarbehindtheengineeringpracticeofsuper-longpileduetothecomplexpile-soilinteraction．Thus，itisbadlyurgenttos

8、tudythebearingcapac