浅谈桩端刺入变形与桩—土—承台共同作用的机理与分析方法研究

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1、同济大学博士学位论文桩端刺入变形与桩—土—承台共同作用的机理与分析方法研究姓名：王浩申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：周健20031201摘要本文研究围绕基于桩端刺入变形及桩间十压缩的桩一二l～承台共同作用分析方法及相关内容而展开。全文分为九章。第一章介绍了桩端刺入变形的概念，兆同作用分析的研究现状等。第二章及第三章采用模型试验及颗粒流数值模拟方法，研究了砂士中桩端刺入变形下的土体性状及带承台桩基础桩间土的变形性状。通过土体位移场、麻力场、孔隙率变化场的互相印证，揭示了刺入变形下桩端周围_十体的压密一扩张过程及其与端阻力间的关

2、系。不同桩径的F=卜_化后刺入变形随端阻的发展具有相同的趋势。从桩间七变形与应力随槛端刺入变形发展纳过稃揭示了桩一土一承台体系的受力与变形特性。第四章及第五章应用双曲线模型分圳对桩端阻力及桩侧摩阻力随位移的发展进行分析。结合实测资料，对上海_十层的模型计算参数进行了分析。第六章提出了基于桩端刺入变形与桩间十压缩的桩一_十一承台共同作川分析方法。采刚双曲线模型模拟端阻及侧阻随变形的发展，以体现桩=_

3、=作的非线性特性。承台扳在一t中产生的应力采刚Boussinesq解。桩侧阻及端阻在桩间土中产生的应力采刚Mindlin应力解。士中的应力

4、为二者的叠加。采用分层地基模型，求解桩问土的变形。通过迭代算法，在保证体系受力平衡及桩间土压缩量等于桩端刺入变形量的条件F，求解基础各部分的受力与沉降。引入太沙墓一维同结理论，分析士体同结对基础性状的影响。编制了带承台单桩基础的分析程序，对这一分析方法进行了研究。第七章提出了基于桩端刺入变形与桩问。卜压缩的桩一士一承台共同作用简化分析方法。该方法从单桩P-$曲线出发，可方便考虑不同单桩荷载水平下的承台板分担荷载量。与已有简化算法相比，本文算法更符合桩一1：一承台共同作删机理。第八章较为系统的阐述了解决桥头跳午问题的路桥一体化设计方法。

5、对该方法的设计思想、关键点、设计流程、]j程应用的可行’}生等进行了探讨。同时，在本章给出了一个本文简化分析方法的说明性算例。第九章对本文的主要研究结论及尚待解决的问题做了总结。关键词：桩一十一承台共同作Ⅲ；桩端刺入变形；桩问士压缩：颗粒流模拟；路桥一体化设计．ABSTRACTThispaperintenttoresearchtheanalysismethodofsoil—pile—capinteractionbyconsideringpiletippenetrationdisplacementandsoilcolapressionb

6、etweenpileshafts．Allcontentsincludeninechapters．Theconceptofpiletippenetrationdisplacementandtheinteractionresearchdevelopmentofcappiledfoundationareintroducedinchapter1Inchapter2andchapter3，thesoildisplacementduetopiletippenetrationanddisplacementofsoilbetweenpileshaft

7、sinlow—cappiledareresearchedbymodeltestandnumericalsimulationwithPFC”．ThesoilexpansionandcolnpressionwithpiletiDpenetrationisconfirmedbesphereshapebythesoildisplacementfield，stressfieldandvoidratechangefield，Fordifferentpilediameter,tiredevelopmentoftipresistanceversusn

8、ormalizedpenetrationdisplacementshowssalneproperty．Theforceanddisplacementpropertyoffoundationisrevealedbysoildisplacementandstressbetweenshafts．ThehyperbolicfunctionisusedtosimnlatetherelationoftiDresistanceversuspenetrationdisplacementandshaftfrictionforceversusrelati

9、vedisplacementofpileshafttosoil，ByfieldiTleasulementresults，tbefunctionparametellsal’eresearched．Theanalysisme