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预应力抗拔桩动力分析

作　者: 杜智超
导　师: 徐东强
学　校: 河北工业大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 预应力抗拔桩 有限元 地震作用 群桩效应
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


我国很多地方曾出现过由于地下水浮力作用使地下室底板隆起、地下建筑物整体浮起最终导致建筑物破坏的事故。在现阶段一般使用的抗浮方案是抗拔基础桩。预应力抗拔灌注桩作为一种新型抗拔桩，能够很好的提高桩基的上拔荷载，有效地节省钢筋与混凝土的用量。在较强地震中，预应力抗拔桩表现出隐蔽性强、修复困难、资金巨大等缺点，影响其在工程中的应用。因此，预应力抗拔桩的抗震性能成为学者的研究热点。本文的研究范围包括预应力抗拔灌注桩的设计使用意义及地震作用下使用过程中的受力分析。通过运用大型有限元分析软件ANSYS软件对预应力桩进行有限元模拟及分析，主要研究结论如下：1、在地震波作用下，预应力抗拔桩比普通抗拔桩水平位移大。2、在地震波作用下，普通抗拔桩竖向位移为预应力抗拔桩的6倍，方向向上，说明预应力抗拔桩的整体稳定性更好，可以推迟裂缝开展或是减小裂缝的宽度。3、在地震波作用下，桩头与承台的连接处以及桩身下部预应力锚固处剪力和轴力出现了波动。所以在设计时桩顶和桩底应作为薄弱区域重点加强处理。4、在竖向静载和水平动载共同作用下的群桩比单桩的竖向相对位移增加了70%，符合群桩效应特征。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  §1-1 引言  9-10
  §1-2 桩-土动力相互作用国内外现状  10-11
    1-2-1 桩-土相互作用  10
    1-2-2 群桩动力相互作用  10-11
  §1-3 非线性有限元的研究概况  11-12
  §1-4 桩基抗震计算模型  12-13
    1-4-1 集中参数模型  12
    1-4-2 动力Winkler地基梁模型  12
    1-4-3 有限元模型  12-13
  §1-5 本文研究主要内容  13
  §1-6 本章小结  13-14
第二章 预应力抗拔桩施工技术  14-19
  §2-1 预应力抗拔桩的研究现状  14-16
    2-1-1 预应力抗拔桩的理论研究历程  14
    2-1-2 预应力抗拔桩的优点  14-15
    2-1-3 抗拔桩的抗拔承载力计算  15-16
  §2-2 预应力抗拔桩施工工艺  16-17
    2-2-1 预应力抗拔桩施工工艺的研究历程  16
    2-2-2 预应力抗拔桩施工工艺  16-17
    2-2-3 预应力抗拔灌注桩的施工要点  17
  §2-3 预应力抗拔桩有待解决的问题  17-18
  §2-4 本章小结  18-19
第三章 混凝土桩基有限元分析理论  19-31
  §3-1 竖向荷载作用下桩-土有限元分析  19-24
    3-1-1 桩身及桩周土体有限元数学模型  19-21
    3-1-2 桩-土接触面有限元数学模型  21-24
  §3-2 动力荷载下的桩基有限元分析  24-28
    3-2-1 动力方程  24-27
    3-2-2 桩-土动力有限元模型  27-28
  §3-3 预应力混凝土有限元分析  28-30
    3-3-1 预应力钢筋有限元模型  28-29
    3-3-2 预应力混凝土分析方法  29
    3-3-3 预应力模拟方法  29-30
  §3-4 本章小结  30-31
第四章 预应力抗拔桩模型的建立  31-40
  §4-1 大型有限元软件ANSYS简介  31
  §4-2 ANSYS建模  31-35
    4-2-1 有限元单元类型  32-34
    4-2-2 有限元网格划分  34
    4-2-3 加载求解  34-35
    4-2-4 后处理  35
  §4-3 预应力抗拔灌注桩模型的建立  35-39
    4-3-1 Ansys有限元模型的简化与假设  35-36
    4-3-2 建立实体模型  36-38
    4-3-3 竖向静载作用下的计算结果  38-39
  §4-4 本章小结  39-40
第五章 地震作用下预应力抗拔灌注桩的数值模拟  40-56
  §5-1 地震作用理论及地震波的选取  40-43
    5-1-1 地震作用理论  40-42
    5-1-2 地震波的选择  42
    5-1-3 地震波的调整  42-43
  §5-2 竖向静载和地震共同作用单桩分析结果  43-49
    5-2-1 竖向静载与竖向静载和水平动载共同作用下的单桩分析  43
    5-2-2 预应力抗拔桩与普通抗拔桩分析  43-47
    5-2-3 预应力抗拔桩桩身曲线  47-49
  §5-3 竖向静载和地震波共同作用群桩分析结果  49-54
    5-3-1 预应力抗拔群桩分析  49-51
    5-3-2 预应力抗拔桩群桩时程分析  51-53
    5-3-3 群桩与单桩分析  53-54
  §5-4 本章小结  54-56
第六章 结论与展望  56-59
  §6-1 结论  56
  §6-2 展望  56-59
参考文献  59-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果  62

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 桩基及深基础 > 桩基
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