本文關鍵詞：黏性土中樁—土界面阻力試驗研究與數(shù)值模擬

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【摘要】：靜力壓樁技術因污染小、振動輕、自動化水平高、可控性強等優(yōu)點得到推廣使用,尤其是在城市中心人口相對密集或周邊建筑對振動有控制要求的區(qū)域中應用廣泛。本文通過樁-土界面剪切試驗對界面受力特性進行研究,分析界面粗糙度、土樣含水率等因素的影響機理。結(jié)合室內(nèi)剪切試驗參數(shù)和靜壓樁工程實測沉樁阻力數(shù)據(jù)進行連續(xù)貫入的有限元數(shù)值模擬,對靜壓樁沉樁阻力、承載性能等相關規(guī)律進行總結(jié),為實際樁基工程的設計、施工、檢測提供一定的參考依據(jù)。本文主要內(nèi)容如下:(1)通過青島理工大學自制樁-土界面剪切儀對取自工地現(xiàn)場的粉質(zhì)黏土與預制混凝土板進行界面剪切試驗,系統(tǒng)分析混凝土粗糙度、土樣含水率、剪切速率等因素在不同法向應力條件下對樁-土界面阻力的影響,繪制界面阻力-剪切位移曲線,并對不同法向應力下的界面阻力進行線性擬合。(2)將普通界面剪切試驗與硅壓阻式傳感器進行創(chuàng)新性結(jié)合,對樁-土界面中的土壓力和孔隙水壓力進行實時監(jiān)測,研究孔隙水壓力和法向應力的變化規(guī)律及其對樁-土界面受力的影響。提出孔隙水壓力傳感器擴大頭式安裝方法和數(shù)據(jù)導線無損封存方式,為后續(xù)現(xiàn)場試驗硅壓阻式傳感器的安裝提供技術支持。(3)考慮黏性土中沉樁引起的超孔隙水壓力效應,提出“界面阻力”概念。界面阻力由黏性土與混凝土板之間黏著力和摩擦力兩部分構(gòu)成,其中黏著力為黏性土與混凝土板的黏聚作用,摩擦力為界面法向土壓力減孔隙水壓力所得有效應力與界面摩擦系數(shù)的乘積。(4)綜合國內(nèi)外學者研究成果,對靜壓樁沉樁機理進行總結(jié),分析在不同地質(zhì)條件下的沉樁特性。深入聊城地區(qū)2處靜壓樁現(xiàn)場對其沉樁阻力進行現(xiàn)場實測,繪制沉樁阻力與貫入深度關系曲線,總結(jié)聊城地區(qū)沉樁阻力變化規(guī)律,為實際工程提供技術指導。(5)通過ABAQUS軟件對聊城地區(qū)靜壓樁工程二進行連續(xù)貫入模擬研究。分析步中控制樁的位移邊界條件使位移貫入法得以實現(xiàn),選用摩爾-庫倫模型,運用非對稱求解器進行運算,最終獲得較好收斂結(jié)果。對不同深度對應的徑向和法向應力進行分析并采用截面定義的方法對模擬計算軸力與實測數(shù)據(jù)進行對比。
【關鍵詞】：靜壓樁 剪切試驗 界面阻力 粗糙程度 沉樁阻力 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU473.1;TU435
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 樁-土界面受力機理試驗研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 樁-土界面受力機理理論研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 接觸面計算單元研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.4 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 樁-土界面受力機理研究中存在的問題20
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 試驗方案及過程22-34
• 2.1 試驗設計22-24
• 2.1.1 界面剪切試驗原理22
• 2.1.2 試驗影響因素分析22-23
• 2.1.3 試驗方案23-24
• 2.2 試驗儀器介紹24
• 2.3 試驗前期準備24-31
• 2.3.1 土樣制備24-27
• 2.3.2 混凝土板制作27-28
• 2.3.3 傳感器安裝28-31
• 2.4 試驗過程31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第3章 試驗結(jié)果與分析34-54
• 3.1 樁-土界面孔隙水壓力數(shù)據(jù)分析34-35
• 3.2 樁-土界面法向土壓力試驗數(shù)據(jù)分析35-36
• 3.3 表面粗糙度對界面阻力的影響36-41
• 3.3.1 表面粗糙度對摩擦系數(shù)的影響39-40
• 3.3.2 表面粗糙度對界面黏著力的影響40-41
• 3.4 土樣含水率對界面阻力的影響41-45
• 3.4.1 土樣含水率對摩擦系數(shù)的影響43-44
• 3.4.2 土樣含水率對界面黏著力的影響44-45
• 3.5 試驗剪切速率對界面阻力的影響45-49
• 3.5.1 剪切速率對摩擦系數(shù)的影響48
• 3.5.2 剪切速率對界面黏著力的影響48-49
• 3.6 有效應力對界面阻力-剪切位移曲線的影響49-52
• 3.7 本章小結(jié)52-54
• 第4章 靜壓樁沉樁阻力實測分析54-64
• 4.1 靜壓樁沉樁機理54-55
• 4.2 聊城地區(qū)地質(zhì)特點55-56
• 4.3 工程一沉樁阻力實測分析56-61
• 4.3.1 工程概況56-57
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采集與分析57-61
• 4.4 工程二沉樁阻力實測分析61-63
• 4.4.1 工程概況61
• 4.4.2 數(shù)據(jù)采集與分析61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第5章 靜壓樁連續(xù)貫入數(shù)值模擬研究64-74
• 5.1 ABAQUS軟件應用簡介64-65
• 5.2 靜壓樁模擬過程中的相關問題65-68
• 5.2.1 土體本構(gòu)關系和材料性質(zhì)65
• 5.2.2 樁身貫入計算方法65-66
• 5.2.3 網(wǎng)格劃分問題66
• 5.2.4 有限變形問題66
• 5.2.5 重要物理量的選取66-67
• 5.2.6 樁-土間的接觸問題67-68
• 5.3 聊城某工程靜壓樁連續(xù)貫入數(shù)值模擬68-73
• 5.3.1 建立樁和土體部件68-69
• 5.3.2 模型選擇與網(wǎng)格劃分69-70
• 5.3.3 初始地應力平衡70
• 5.3.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析70-72
• 5.3.5 沉樁阻力模擬與實測結(jié)果對比分析72-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第6章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 本文主要結(jié)論74-75
• 6.2 進一步研究展望75-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況80-82
• 致謝82

【參考文獻】

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本文編號：932266