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基于DIC技术的支盘桩工作机理试验研究

作　者: 王成武
导　师: 迟世春
学　校: 大连理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 挤扩支盘桩数值图像相关技术工作机理数值模拟
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 87次
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内容摘要

挤扩支盘桩是上个世纪九十年代在普通灌注桩的基础上发展起来的一种较为先进的桩基形式。在桩身适当部位通过专用挤扩设备形成“分支”或“承力盘”,因而称之为“挤扩支盘桩”。支盘桩是以伸出桩身的承力盘和分支把一部分桩身摩阻力转化为端阻力,从而提高单桩承载力。由于它具有承载力高、沉降变形小、对周围环境污染少等优点,近些年来,已在我国许多省、区陆续推广使用,取得了良好的经济效益和社会效益。由于人们对挤扩支盘桩研究较晚及其复杂的受力特性,挤扩支盘桩在理论研究和实际应用过程中还有许多问题值得探讨。因此,深入开展挤扩支盘桩工作机理研究对土木工程基础设计有着极其重要的理论意义和工程应用价值。本文采用数字图像相关(DIC)技术的基本原理为基础,编制相应的位移场分析程序,并利用该程序来研究挤扩支盘桩基础模型全程渐进性变形破坏过程。最后结合数值模拟分析的方法,对模型试验的结果进行验证。本文的主要结论有:(1)运用数字图像相关(DIC)技术对支盘桩桩周土体位移场及工作机理进行研究是可行的。(2)挤扩支盘桩的承载力和抗沉降变形性能远远好于等直径桩,对于对沉降变形有严格要求的建筑物或者构筑物,挤扩支盘桩是理想的桩型。(3)挤扩支盘桩的荷载传递是具有非常明显的时间效应和顺序效应,各个承力盘作用的发挥不是同步的。(4)挤扩支盘桩承力盘的位置、个数、间距、直径等因素都对挤扩支盘桩的竖向承载力有影响。(5)当挤扩支盘桩的成桩质量好,承力盘间距设置合理时,挤扩支盘桩的破坏就是承力盘下土体的局部剪切破坏和桩端土体的刺入破坏。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-29
  1.1 引言  10
  1.2 挤扩支盘桩的研究进展  10-17
    1.2.1 国内研究现状  11-16
    1.2.2 国外研究现状  16-17
  1.3 挤扩支盘桩荷载传递性状的分析  17-28
    1.3.1 荷载传递理论分析方法  17-20
    1.3.2 影响桩基荷载传递的因素  20-21
    1.3.3 几种常见静载压桩破坏的标准分析  21-25
    1.3.4 挤扩支盘桩的作用机理和破坏形式  25-28
  1.4 研究意义及本文研究内容  28-29
2 基于数字图像相关法测量位移的基本原理及其程序实现  29-50
  2.1 土工试验中位移测量方法  29-30
  2.2 数字图像相关法研究综述  30-35
    2.2.1 图像分析与变形量测方法  31
    2.2.2 试验装置研究  31-32
    2.2.3 算法研究  32-33
    2.2.4 应用研究  33-35
  2.3 数字图像基本知识  35-37
  2.4 数字图像相关法变形测量技术的基本原理  37-45
    2.4.1 数字图像相关法(DIC)的基本原理  37-38
    2.4.2 数字图像匹配方法  38-40
    2.4.3 亚像素问题  40-41
    2.4.4 位移场计算  41
    2.4.5 测量系统坐标变换方法  41-42
    2.4.6 数字图像测量系统的误差和精度分析  42-45
  2.5 数字图象相关法变形测量技术的程序实现  45-49
    2.5.1 MATLAB程序简介  45
    2.5.2 基于数字图像相关法(DIC)程序分析流程  45-46
    2.5.3 数字图像相关法(DIC)程序简介  46-47
    2.5.4 DIC程序验证  47-49
  2.6 本章小结  49-50
3 试验方案设计  50-54
  3.1 试验目的  50
  3.2 试验方案  50-51
  3.3 模型设计  51-52
  3.4 试验测试  52
  3.5 试验过程  52-53
  3.6 试验过程图片记录  53
  3.7 本章小结  53-54
4 模型试验分析  54-82
  4.1 普通单桩(A1)承载性状及桩周土体位移场分析  54-57
    4.1.1 单桩承载力分析  54-55
    4.1.2 桩周土体位移场分析  55-57
  4.2 单支盘桩(A2)的单桩承载性状及桩周土体位移场分析  57-61
    4.2.1 单桩承载力分析  57-58
    4.2.2 荷载-土压力关系曲线  58-59
    4.2.3 桩周土体位移场分析  59-61
  4.3 双支盘桩(A3)的单桩承载性状及桩周土体位移场分析  61-64
    4.3.1 单桩承载力分析  61-62
    4.3.2 荷载-土压力关系曲线  62
    4.3.3 桩周土体位移场分析  62-64
  4.4 双支盘桩(A4)的单桩承载性状及桩周土体位移场分析  64-68
    4.4.1 单桩承载力分析  65
    4.4.2 荷载-土压力关系曲线  65-66
    4.4.3 桩周土体位移场分析  66-68
  4.5 双支盘桩(A5)的单桩承载性状及桩周土体位移场分析  68-72
    4.5.1 单桩承载力分析  69
    4.5.2 荷载-土压力关系曲线  69-70
    4.5.3 桩周土体位移场分析  70-72
  4.6 三支盘桩(A6)的单桩承载性状及桩周土体位移场分析  72-76
    4.6.1 单桩承载力分析  72-73
    4.6.2 荷载-土压力关系曲线  73
    4.6.3 桩周土体位移场分析  73-76
  4.7 试验结果分析  76-80
    4.7.1 挤扩支盘桩的承载力和变形性能分析  76-77
    4.7.2 挤扩支盘桩的承力盘承力传递规律分析  77-78
    4.7.3 挤扩支盘桩的桩端承载力传递规律分析  78-79
    4.7.4 挤扩支盘桩的破坏性状分析  79-80
  4.8 本章小结  80-82
5 数值模拟分析  82-94
  5.1 ABAQUS程序简介  82
  5.2 桩-土共同作用三位有限元模型的建立  82-84
    5.2.1 桩-土接触面  82-83
    5.2.2 土体本构模型  83
    5.2.3 有限元计算参数选取  83-84
  5.3 桩周土体位移场分析  84-93
    5.3.1 直桩(Al)位移场分析  84-85
    5.3.2 单支盘桩(A2)位移场分析  85-87
    5.3.3 双支盘桩(A3)位移场分析  87-88
    5.3.4 双支盘桩(A4)位移场分析  88-90
    5.3.5 双支盘桩(A5)位移场分析  90-91
    5.3.6 三支盘桩(A6)位移场分析  91-93
  5.4 本章小结  93-94
结论  94-95
参考文献  95-99
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  99-100
致谢  100-101

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