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大直径嵌岩桩使用性能及其应用研究

作　者: 赵世航
导　师: 许锡宾；董荧
学　校: 重庆交通大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 嵌岩桩受力性状沉降稳定性嵌岩深度
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

嵌岩桩是指桩身一部分或全部埋设于岩石的桩基础。由于其具有承载力高、沉降小、抗震性能好等特点而成为桥梁、高层建筑、重型厂房等结构的一种重要基础形式,在实际工程中得到广泛的应用。本文首先深入探讨了嵌岩桩的承载机理,通过对桩侧阻力和桩端阻力的各种计算模式及其影响因素的分析,对现行各种确定嵌岩桩竖向承载力的方法进行了深入分析,得出影响桩侧阻力和端阻力发挥的主要因素有桩侧土的性质、桩身强度、岩石强度、桩侧土层分布、桩端持力层、嵌岩深度、成桩工艺等。同时本文详细介绍了单桩沉降性能和几种沉降计算方法,分析各种单桩沉降计算方法的局限性及其应用与研究进展,对单桩沉降计算方法进行对比;对影响嵌岩桩的桩顶沉降和桩端沉降的桩径、桩长、桩侧土与桩端持力层性状、嵌岩深度等各种因素进行了分析研究,通过桩顶沉降与桩端沉降的理论关系来分析嵌岩桩沉降的影响因素。通过大型有限元软件ANSYS,分析研究了桩长、桩径、桩端岩石强度、桩身材料、嵌岩深度等因素对嵌岩桩桩顶沉降和桩体稳定性的影响,并得出一些结论和建议:认为嵌岩桩存在深度效应,即存在最佳嵌岩深度,但不存在最大嵌岩深度;推荐嵌岩桩最佳嵌岩深度为6～7m,建议桩身混凝土标号选用C30,桩身直径采用1.4m。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-22
  1.1 研究背景  8-9
    1.1.1 研究目的  8
    1.1.2 立题意义  8-9
  1.2 嵌岩桩研究现状  9-20
    1.2.1 嵌岩桩定义及类型  9-10
    1.2.2 嵌岩桩竖向承载力研究现状  10-13
    1.2.3 嵌岩桩横向承载力研究现状  13
    1.2.4 嵌岩桩承载力研究方法  13-15
    1.2.5 承载力影响因素研究  15
    1.2.6 嵌岩深度研究  15-17
    1.2.7 嵌岩桩沉降研究  17-20
  1.3 存在的问题  20-21
    1.3.1 承载力计算方面  20
    1.3.2 最佳嵌岩深度方面  20-21
    1.3.3 单桩沉降计算中的一些问题  21
  1.4 本文的研究内容  21-22
第二章嵌岩桩的承载力性能研究  22-40
  2.1 岩石的基本工程特性  22-24
    2.1.1 岩石的强度  22-23
    2.1.2 岩石的破坏形式  23-24
  2.2 嵌岩桩的承载机理  24-39
    2.2.1 嵌岩桩的荷载传递机理  25
    2.2.2 桩侧阻力及其影响因素  25-32
    2.2.3 桩端阻力及其影响因素  32-39
  2.3 本章小结  39-40
第三章嵌岩桩在竖向荷载下的沉降分析  40-61
  3.1 概述  40
  3.2 嵌岩桩的沉降计算  40-56
    3.2.1 等效作用分层法  40-41
    3.2.2 弹性理论法  41-44
    3.2.3 荷载传递法  44-45
    3.2.4 剪切变形传递法  45-47
    3.2.5 利用位移协调法在Randolph 和Wroth 力学模型计算  47-51
    3.2.6 应用弹性理论分析桩顶、桩端沉降  51-53
    3.2.7 桩顶沉降的简化计算  53-56
  3.3 有限元方法  56-58
  3.4 各种计算方法的对比  58-60
  3.5 本章小结  60-61
第四章嵌岩桩有限元分析的基本理论  61-71
  4.1 概述  61
  4.2 有限元法的基本理论  61-64
    4.2.1 连续体的离散化  62
    4.2.2 选择位移模式  62
    4.2.3 单元刚度矩阵  62-63
    4.2.4 总体刚度矩阵  63-64
    4.2.5 边界条件  64
    4.2.6 求节点位移  64
  4.3 弹性有限元分析理论  64-68
    4.3.1 单元选择和位移模式  64-65
    4.3.2 弹性有限元分析  65-68
  4.4 嵌岩桩应力和位移的有限元分析  68-70
    4.4.1 桩的线弹性有限元分析  68-69
    4.4.2 岩体的弹塑性有限元分析  69-70
  4.5 本章小结  70-71
第五章嵌岩桩的有限元分析  71-86
  5.1 概述  71
  5.2 ANSYS 程序简介  71-72
    5.2.1 ANSYS 主要技术特点  71-72
    5.2.2 ANSYS 功能应用简介  72
  5.3 嵌岩桩的有限元分析  72-74
    5.3.1 单元的连接(接触设置)  72
    5.3.2 计算模型  72-73
    5.3.3 计算方案及参数选取  73-74
  5.4 嵌岩桩沉降计算结果与分析  74-81
    5.4.1 荷载的影响  74-75
    5.4.2 桩径的影响  75-76
    5.4.3 桩身模量的影响  76-77
    5.4.4 基岩强度的影响  77-78
    5.4.5 嵌岩深度的影响  78-81
  5.5 嵌岩桩稳定性计算结果与分析  81-84
    5.5.1 桩径的影响  81
    5.5.2 桩长的影响  81-82
    5.5.3 桩身模量的影响  82-83
    5.5.4 基岩强度的影响  83
    5.5.5 嵌岩深度的影响  83-84
  5.6 本章小结  84-86
第六章嵌岩桩在港口工程中的应用  86-93
  6.1 概述  86
  6.2 重庆主城港区寸滩作业区二期工程概况  86-90
    6.2.1 工程概况  86-88
    6.2.2 地质资料  88-89
    6.2.3 设计荷载  89
    6.2.4 桩基承载力计算  89-90
  6.3 对原型桩嵌岩深度进行计算  90-91
  6.4 用m 法进行稳定性验算  91
  6.5 本章小结  91-93
第七章结论与建议  93-95
  7.1 本文研究得出的结论  93-94
  7.2 进一步工作的建议  94-95
致谢  95-96
参考文献  96-99
在学期间发表的论著及取得的科研成果  99

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