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超长大直径钻孔灌注桩承载性能研究

作　者: 程晔
导　师: 何小元；龚维明
学　校: 东南大学
专　业: 岩土工程
关键词: 超长大直径钻孔灌注桩混合方法承载性能桩端后注浆离心试验静载试验规范
分类号: TU473.1
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

桥梁工程中多采用超长大直径钻孔灌注桩,其承载性能和设计尺寸、桩土物理参数的关系是设计时最为关注的问题,需要采用合理的方法进行模拟分析研究。超长大直径钻孔灌注桩由于其成桩工艺,不可避免的带来桩端沉渣的问题。桩端后注浆可减小桩端沉渣的影响,提高其安全度。其对桩承载性能的影响需要采用多种手段来综合分析研究。目前的规范是基于中短桩研究基础上建立的,对于超长大直径钻孔灌注桩的设计,存在适应性问题。针对以上问题,本文进行了以下的研究工作:1)提出了一种混合方法,克服了单一方法的不足。系统地研究了超长大直径钻孔灌注桩的几何尺寸、桩土的物理参数变化对其极限承载力、刚度、端阻比等承载性能的影响。2)针对超长大直径钻孔灌注桩桩端沉渣的问题,进行了桩端后注浆新工艺的试验研究,取得良好效果,并成功运用于工程实践。利用静载试验并结合其他试验手段,分析了桩端后注浆对超长大直径钻孔灌注桩承载性能的影响。3)采用多种静载试验方法对苏通大桥的超长大直径钻孔灌注桩进行测试研究,不同试验方法得到了相互验证。并将静载试验结果与离心模型试验结果进行对比分析。4)针对桩端极限承载力、桩身自重、承载力分项系数及极限承载力沉降判断标准等问题进行规范适应性讨论,结合超长大直径钻孔灌注桩静载试验结果的统计分析,对公路桥梁规范提出了相应的建议。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 引言  9-11
    1.1.1 桩基础的发展历史  9
    1.1.2 桩基础的定义和功能分类  9
    1.1.3 桩的作用  9
    1.1.4 桩的基本要素  9-10
    1.1.5 单桩承载力的分析确定原则  10
    1.1.6 桩基沉降  10
    1.1.7 桩的破坏型式  10-11
  1.2 桩基础的应用和基础研究现状  11-13
    1.2.1 桩基础的应用发展现状  11
    1.2.2 超长大直径钻孔灌注桩的应用发展现状  11-12
    1.2.3 桩端压力后注浆的应用  12
    1.2.4 单桩竖向承载力的研究现状  12-13
    1.2.5 单桩的沉降计算研究现状  13
  1.3 苏通大桥的桩基础地质概况及设计情况  13-14
    1.3.1 苏通大桥工程概况  13
    1.3.2 苏通大桥基础设计概况  13
    1.3.3 苏通大桥基础设计和建设难点  13-14
    1.3.4 苏通大桥基础的单桩  14
    1.3.5 苏通大桥单桩研究已完成工作  14
  1.4 本文的主要研究内容  14-15
  第一章参考文献  15-17
第二章单桩承载性能的分析  17-42
  2.1 单桩沉降计算的主要方法及本文采用的混合方法  17
    2.1.1 单桩沉降计算的主要方法  17
    2.1.2 本文采用的混合方法思路  17
  2.2 混合法中所涉及的几个基本分析方法  17-24
    2.2.1 基本假定  18
    2.2.2 剪切位移法  18-19
    2.2.3 荷载传递法  19-20
    2.2.4 已有的混合方法  20-22
    2.2.5 有限元方法  22-24
  2.3 混合法中的相关几个问题  24-27
    2.3.1 接触问题  24-25
    2.3.2 土的本构关系  25-27
    2.3.3 ABAQUS 软件简介  27
  2.4 超长大直径钻孔灌注桩数值模拟分析  27-38
    2.4.1 模型的建立  27-30
    2.4.2 数值模拟分析  30-36
    2.4.3 苏通大桥主墩基桩设计讨论  36-38
  2.5 本章总结  38
  第二章参考文献  38-42
第三章桩端后注浆试验研究  42-59
  3.1 注浆技术简介  42-43
    3.1.1 注浆技术的概念  42
    3.1.2 注浆技术的发展概况  42
    3.1.3 注浆技术的分类  42-43
  3.2 桩端后注浆技术及其在苏通大桥的应用  43-47
    3.2.1 桩端后注浆技术简介  43
    3.2.2 桩端后注浆的分类  43-44
    3.2.3 苏通大桥的桩端后注浆工艺  44-46
    3.2.4 实际注浆参数统计  46-47
  3.3 苏通大桥桩端后注浆效果检测  47-50
    3.3.1 CT 检测  47-49
    3.3.2 取芯检测  49-50
    3.3.3 桩端后注浆效果检测综述  50
  3.4 注浆技术理论  50-52
    3.4.1 注浆载体和浆液基质的力学性质  50-51
    3.4.2 注浆作用机理  51-52
    3.4.3 注浆理论对于桩端后注浆分析的适用性  52
  3.5 后注浆桩的承载性能分析  52-56
    3.5.1 注浆对桩端承载性能的影响  52-55
    3.5.2 注浆对桩侧承载性能的影响  55
    3.5.3 注浆对桩整体承载性能的影响  55-56
    3.5.4 小结  56
  3.6 本章总结  56-57
  第三章参考文献  57-59
第四章苏通大桥静载试验及其与离心试验的对比  59-85
  4.1 静载试验方法简介  59-63
    4.1.1 自平衡试桩法  59-61
    4.1.2 锚桩法  61-62
    4.1.3 O-CELL 试桩法  62-63
  4.2 静载试验结果  63-71
    4.2.1 一期试桩  63-65
    4.2.2 二期试桩  65-68
    4.2.3 三期试桩  68-69
    4.2.4 四期试桩  69-71
  4.3 静载试验与离心试验的结果对比分析  71-82
    4.3.1 离心试验简介  71-74
    4.3.2 对比分析对象  74
    4.3.3 桩端阻力对比分析  74-76
    4.3.4 桩侧摩阻力对比分析  76
    4.3.5 桩整体承载性能对比分析  76-79
    4.3.6 离心试验误差分析  79-82
    4.3.7 对比分析结论  82
  4.4 本章总结  82-83
  第四章参考文献  83-85
第五章超长大直径钻孔灌注桩规范适应性评价及建议  85-101
  5.1 主要规范适应性讨论相关问题  85-86
    5.1.1 各规范统一表达形式  85
    5.1.2 各规范的研究背景  85-86
    5.1.3 规范适应性所讨论的几个问题  86
  5.2 桩端极限承载力的计算  86-92
    5.2.1 桩端承载力的影响因素  86
    5.2.2 主要规范的计算方法  86-88
    5.2.3 各规范σ端的计算方法评价  88-89
    5.2.4 部分工程实测计算分析  89-90
    5.2.5 桩端承载力的统计分析  90
    5.2.6 结论及建议  90-92
  5.3 桩身自重的合理计算  92-94
    5.3.1 超长大直径钻孔灌注桩自重问题  92
    5.3.2 主要规范的规定  92-93
    5.3.3 规范适应性分析  93-94
    5.3.4 建议  94
  5.4 桩侧阻力和桩端阻力的分项系数  94-98
    5.4.1 基桩的分项系数  94-95
    5.4.2 主要规范的规定  95
    5.4.3 规范适应性讨论  95-98
    5.4.4 建议  98
  5.5 基桩检测极限承载力的沉降判断  98-100
    5.5.1 基桩检测极限承载力判断标准  98
    5.5.2 国内外规范有关规定  98-99
    5.5.3 规范适应性讨论及建议  99-100
  5.6 本章总结  100
  第五章参考文献  100-101
第六章结论与展望  101-102
  6.1 主要成果总结  101
  6.2 研究展望  101-102
攻博期间发表的论文  102-103
致谢  103

超长大直径钻孔灌注桩承载性能研究

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