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基于桩端持力层分析扩底墩基础的竖向承载力与变形特征研究

作　者: 周林花
导　师: 刘增荣
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 岩土工程
关键词: 扩底墩基础试验持力层承载性状数值分析
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着我国经济的迅速发展,日益增多的高层、超高层建筑对桩基的沉降和承载能力要求也相应提高。对于不良土层较厚或具有一定承载力的持力层埋置较深的地区，具有较高承载力和稳定性的扩底墩基础被广泛采用。本文针对扩底墩基础的承载特性，在对数值模拟和实测数据分析的基础上，研究了扩底墩基础的承载性状与变形特性。本文首先对实际工程中确定地基承载力和变形的重型圆锥动力触探试验和深层载荷试验进行分析。针对如何更好地利用原位试验确定地基承载力和变形模量，在国内相关规范的基础上，对实测数据进行拟合，提出了一个经验公式。在此基础上，以重型圆锥动力触探试验为主，并结合深层载荷试验确定地基变形模量和承载力。利用ABAQUS有限元数值分析软件模拟扩底墩基础的承载性状。选取一个扩底墩基础的工程实例与数值模拟的结果进行比较分析，模拟结果与实测结果吻合，验证了所建立的有限元模型的可靠性。对比分析等直径桩与扩底桩，结果表明扩底桩承载力较高。分析了单桩竖向荷载作用下的承载性状，研究了其荷载传递规律、扩底处桩身轴力以及侧摩阻力传递的复杂性。重点分析了桩端持力层变形模量对扩底墩基础承载性状的影响，增大持力层的变形模量能提高其承载能力。建立了不同尺寸扩底墩基础模型，分析不同扩底墩的长度、墩边长以及不同扩大头高度与边长下扩底墩的承载性状。结果表明：随着扩底以上部分高度的增加，其竖向荷载作用下沉降越小，承载能力越大；增加扩底以下部分的边长和高度都能提高扩底墩基础的承载能力，但增加其扩底以上的边长反而会使竖向沉降增大，在一定程度上减小了其承载能力。对于均匀土层，在其它条件不变的情况下，增大桩的变形模量、土的内摩擦角和粘聚力都能够提高扩底墩的承载能力。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-16
  1.3 本文主要研究内容  16-17
第2章扩底墩承载力有限元分析的相关理论  17-27
  2.1 引言  17
  2.2 有限元分析的相关理论  17-23
    2.2.1 土体的本构模型（M-C理论）  17-19
    2.2.2 混凝土的本构模型（线弹性理论）  19-20
    2.2.3 空间八节点单元  20-23
  2.3 扩底墩承载力与变形  23-26
    2.3.1 桩土体系荷载传递机理分析  23-25
    2.3.2 确定大直径桩的承载力方法  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章深层平板载荷试验与重型圆锥动力触探试验数据分析  27-41
  3.1 引言  27
  3.2 深层平板载荷试验  27-30
    3.2.1 试验方法  28-29
    3.2.2 确定变形模量与承载力的方法  29-30
  3.3 重型动力触探试验  30-34
    3.3.1 试验方法  31
    3.3.2 确定变形模量和承载力的方法  31-34
  3.4 工程实例与数据分析  34-38
  3.5 本章小结  38-41
第4章扩底墩基础竖向承载性状的数值分析  41-77
  4.1 引言  41
  4.2 扩底墩桩基础有限元分析模型的建立  41-48
    4.2.1 应用ABAQUS分析扩底墩桩土模型的特点  41-45
    4.2.2 基本假定  45-46
    4.2.3 边界条件与接触方法  46-47
    4.2.4 基本计算模型及计算参数  47-48
  4.3 有限元分析计算模型的验证  48-53
    4.3.1 有限元法验证  49-50
    4.3.2 工程实例  50-51
    4.3.3 试验结果及数值分析  51-53
  4.4 扩底墩基础与等直径桩的承载性对比  53
  4.5 扩底墩基础竖向荷载作用下性状分析  53-60
    4.5.1 不同荷载下桩周土的竖向变形和屈服特性  54-57
    4.5.2 不同荷载时桩身轴力的变化  57-59
    4.5.3 不同荷载时桩侧摩阻力的变化  59-60
  4.6 桩端持力层变形模量对扩底墩基础竖向承载性状分析  60-65
  4.7 不同墩基础尺寸对竖向变形的影响  65-72
    4.7.1 不同扩底以上部分尺寸对墩基础竖向变形的影响  66-69
    4.7.2 不同扩底尺寸对墩基础竖向变形的影响  69-72
  4.8 其它不同材料参数对墩基础竖向变形的影响  72-74
  4.9 本章小结  74-77
第5章结论与展望  77-79
  5.1 主要结论  77
  5.2 展望  77-79
致谢  79-81
参考文献  81-85
攻读硕士学位期间发表的论文  85

基于桩端持力层分析扩底墩基础的竖向承载力与变形特征研究

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