浅谈桩基负摩阻力试验及数值模拟研究

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文桩基负摩阻力试验及数值模拟研究姓名：马宗玉申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：楼晓明20090301摘要负摩阻力会给桩基安全带来隐患，危害建筑物的安全使用，因此桩基负摩阻力问题一直是桩基础研究和设计中的难点问题。本文将超载一桩一土各组成部分看作一个整体进行分析，改进传统的传递函数法，建立桩一弹簧一土的简化模型，在用矩阵位移法进行求解时，分别建立桩方程、土方程，以弹簧方程表达二者之间的相互作用力，采用迭代算法对联立方程进行求解。该方法考虑了地基土的分层特性和桩土间荷载传递函数的非线性，可以方便地得到中性点位置、桩

2、身轴力和桩侧摩阻力分布等。本文介绍了负摩阻力模型试验设计的原理、试验方案、试验仪器和设备以及试验过程，试验主要目的是研究桩侧土上有荷载情况下的桩基负摩阻力分布，通过试验得出了在桩侧土有荷载情况下的桩基负摩阻力分布特性，针对试验存在的不足，对今后的此类试验提出了改进方法。采用大型通用数值软件对岩土工程问题进行数值模拟分析，是当今岩土工程界进行岩土工程科学研究和理论研究的前沿手段，本文采用Plaxis．3DFoundation对桩基负摩阻力问题进行了数值模拟分析，通过建立桩土有限元模型，模拟了桩土界面性质、桩侧土和桩端土弹性模量、超载和桩顶荷载、土体固

3、结等对桩基负摩阻力的影响，分析了有无桩顶荷载情况下的桩基负摩阻力分布特点。最后，本文还对群桩的负摩阻力特性进行了数值模拟，分析了有无承台两种情况下的群桩负摩阻力分布特点，并结合工程实例对实际工程中的负摩阻力问题进行了分析计算。关键词：超载，负摩阻力，中性点，荷载传递，模型试验，数值模拟AbstractABSTRACTThenegativeskinfrictionwillbrightabouthiddendangertothepileandendangerthebuilding,therefore，thenegativeskinfrictionpro

4、blemisalwaysthedifficultpointintheresearchanddesignofpilefoundation．Inthispaper,theoverload，pileandsoilareconsideredaswholebody．Thetransferfunctionmethodisimproved．Reducedmodelofpile-spring-soilispresented．Theequationsofpile，soilandspringarebuild，iterativemethodisusedtosolutet

5、hesimultaneousequmions．Themethodconsidersthelayeredsoilandnonlinearpropertyoftransferfunction．Itiseasytogetthecalculationdataandfiguressuchasneutralpoint,axialforceandfrictiondistribution．Amodeltestisconductedtostudythedevelopmentofnegativefrictioncausedbyoverload．Thedesignpri

6、nciple，thespecificimplementingscheme，thetestinstrumentaswellastheprocedureisdescribedindetail．ARerwards，thedataisanalyzedandthedistributioncharacteristicofthenegativefrictionalongthepilefoundationisobtained．Somesuggestionaboutmodifyingthesimilarmodeltestissuggestedbasedonthefi

7、ndingsaboutthedeficiency．NumericalsimulationisaleadingmethodinsolvingproblemsinGeotechnicalEngineering．Togetfurtherknowledgeaboutthebehaviorofnegativefriction，numericalsimulationwithPlaxis一3DFoundationiscarriedoutconcretely,somesignificantfactors，suchasthecharacterofinterface，

8、thesoilelasticmodulus，theoverloadandtheloadonthetopofthepilea