大厚度自重湿陷性黄土场地螺旋灌注桩受力特性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyr1234
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
螺旋灌注桩作为国家住房和城乡建设部近年来大力推广的新技术,主要有长螺旋灌注桩和双向螺旋挤土灌注桩两种。较传统桩而言,两种螺旋灌注桩不仅承载力强、造价低廉、施工效率高,而且环保性能好,有效解决了经济发展与环保节能之间的矛盾。但作为新技术,螺旋灌注桩的理论与试验研究仍处在起步阶段,特别是在以湿陷性黄土为主的西北地区,许多工程建设者对两种螺旋灌注桩的施工工艺和受力特性尚不清楚,现行的桩基规范也没有对二者提出明确的设计说明,缺少相关的理论依据,无法发挥其优越的性能。因此,本文对螺旋灌注桩在大厚度自重湿陷性黄土场地的受力特性做深入地分析研究,既是完善桩基理论体系的需要,也是当前西北地区工程项目建设中急需解决的问题之一。本文从理论分析、现场原位试验以及有限元模拟三个方面出发,主要完成的工作和取得的成果如下:(1)根据桩-土接触面的工作机理,理论分析挤土成孔对两种螺旋灌注桩受力产生的差异;基于荷载传递法,建立考虑挤土效应和桩周黄土湿陷沉降的单桩受力模型,推导桩周黄土湿陷、桩顶荷载和桩周黄土湿陷共同作用的两种工况下,桩身轴力、沉降以及桩侧摩阻力的解析式,结合工程实例验证解析式的合理性。(2)比较现有规范中,经验法对两种螺旋灌注桩极限承载力计算存在的不足,通过收集到的试桩实测数据,采用反推逆算的方法推算出两种螺旋灌注桩在不同持力层下的桩端极限端阻力,发现两种螺旋灌注桩在各种不同持力层发挥的作用效果大致相同,建议可取现有《建筑桩基技术规范》中混凝土预制桩端阻力最小标准值qpk的0.75~0.90倍范围估算两种螺旋灌注桩的极限端阻力。(3)结合工程实践,参与了两种螺旋灌注桩在大厚度自重湿陷性黄土场地的挤土成孔试验、承载力试验以及浸水试验。试验结果揭示了:双向螺旋挤土成孔工艺对桩周黄土的影响范围与土体物理力学指标的改善程度;两种螺旋灌注桩在桩顶竖向受荷时,所受极限荷载的破坏形式与承载性能差异;黄土湿陷变形对两种螺旋灌注桩所受负摩阻力随时间的变化规律和受力性能差异的影响;浸水试坑内外,黄土湿陷量随浸水时间的变化特征。最后,提出在考虑螺旋灌注桩应用于大厚度湿陷性黄土场地时,优先考虑使用长螺旋灌注桩的建议。(4)选用PLAXIS 3D有限元软件对现场试验的实际工况进行模拟,先将模拟的运算结果和试验数据对比分析,证明所建模型的合理性。并在此基础上,对影响螺旋灌注桩侧摩阻力的浸水压力、桩顶荷载、桩身弹性模量以及桩长等因素做深入分析。
其他文献
锚杆(索)具有结构简单、易于施工、适用范围广等优点,在巷道、基坑、边坡等领域大量应用,但也有着污染地下空间、一次性使用等缺点,因此国内外研发了可回收锚杆(索)技术,可回收锚杆(索)在国内发展已有十余年的时间,种类较多但实际工程应用较少,多数用于科研试验,主要原因在于施工工艺较复杂、相关支护理论缺乏及成本较高。本文从试验、理论研究和数值模拟三个方面对可回收锚杆(索)的工作性能、加固机理和适用性能进行
传统的抗震结构通常是利用结构的塑性变形来消耗地震能量的,但是,结构在经历强震后,会有较大的非弹性变形,存在较大的残余位移,造成结构在震后修复难度大或者结构在震后无法继续正常使用的现象。虽然,将耗能减震装置应用于建筑结构中可以在一定程度上减轻震害,保护主体结构,但是,震后装置残余位移过大,不便于修复、更换装置的问题依旧存在。新近提出的“可恢复性功能结构”为研究和发展建筑结构的抗震方法提供了新思路,自
钢结构建筑在强震作用下会产生累积损伤从而引发超低周疲劳破坏,梁柱节点是疲劳破坏的高发区。由于钢结构的大量普及和快速发展,许多罕遇地震多发地带建立起了相当数量的钢结构建筑,因此针对钢结构建筑的安全性优化和破坏机理研究在这个时代变得尤为重要。大量研究表明,基于微观机理的断裂力学方法可适用于没有明显缺陷的大变形引起的梁柱节点超低周疲劳破坏预测,包括适用于单调荷载条件下的空穴增长模型(VGM)与应力修正临
撞击荷载作为一种偶然荷载,在建筑物或构筑物的正常使用阶段时有发生,例如恐怖袭击使大型公共枢纽建筑关键受力部位遭受车辆撞击,泥石流等自然灾害发生时滚石对桥墩的撞击,船只对桥墩的撞击等。构件在遭受侧向撞击荷载的过程中往往同时承受轴向的持续荷载,因此钢管混凝土构件在长期荷载作用下遭受侧向撞击荷载的工况时有发生。钢管混凝土构件在长期荷载作用下,核心混凝土发生收缩、徐变以及刚度退化,可能导致外钢管局部应力过
隔震结构中的设备通常浮放在结构中。一旦发生地震,即使主体结构完好,设备也会发生滑移、倾覆等破坏,造成设备功能中断,导致经济损失,甚至造成人员伤亡和次生灾害,影响到建筑物的使用功能。因此,本文针对隔震结构中的浮放设备展开研究,选取典型的柜式设备,将设备的响应分为滑移和倾覆两种,分别给出设备滑移和倾覆响应的简化计算公式,并给出设备的地震易损性曲线。主要研究内容及结论如下:(1)依据设备宽高比和设备与结
作为世界第三冻土大国,我国冻土分布面积广阔,主要分布在东北大小兴安岭、青藏高原和西部高山区。而在冻土区,土体的冻胀是引发工程构筑物大量病害主要因素之一。目前,已有土体冻胀研究主要在无荷载/位移边界约束条件下进行,与工程中土体的冻胀受到上覆荷载或相邻工程结构物限制有一定的差异。因此,为研究约束条件下土体的冻胀特征及所涉及的水热力过程,以青藏粉土为研究对象,在开放系统中开展了静力约束和刚性约束条件下土
改革开放以来,随着人民物质生活需求的不断提高,钢结构以其轻质高强的优势在建筑市场的地位逐年上升,从而大跨度空间钢结构和超大跨度建筑物得到了广大建筑师的亲睐。大跨度钢结构以其独特的空间大优势、优美的外部造型和优异的受力性能,被充分地应用于各种公共建筑以及个别民用建筑中。由于其特殊性,如果结构在安装过程中发生坍塌破坏,将会造成难以衡量的经济损失,同时很可能会造成大量人员伤亡,因此对结构安装过程进行有限
劈裂注浆桩复合地基由桩体-支脉-土体三者组成,由此三者组成的劈裂注浆桩复合地基通过桩与土、桩与桩之间的联动效应共同承担荷载,显著提高了地基承载力。其施工简单、造价低廉,作为黄土地区低层建筑物的复合地基有着显著优势。但是目前黄土地区劈裂注浆桩复合地基承载特性研究还不够成熟,其荷载传递机理不明确。基于此,论文以黄土地区劈裂注浆桩复合地基为研究对象,采用室内土工试验、理论分析及现场试验相结合的方法,开展
盐渍土广泛分布在中国西部的干旱和半干旱地区,其内部多物理场之间的相互作用是该区地质环境系统灾变的主要因素,引发了如土体盐渍化、荒漠化等一系列的环境问题,严重危害了大多数植被的生长。同时,由于地质环境与工程建设的回馈效应,导致了工程病害(如盐胀引起的力学响应,溶蚀引起的变形和稳定性问题)频发。在改善上述盐渍土的环境问题及工程病害问题之前,有必要就盐渍土水盐迁移过程及其变形特性进行研究分析。鉴于此,针
学位