学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多年冻土区竖向荷载作用单桩变形和承载力研究

作　者: 孙雨洋
导　师: 徐学燕
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 多年冻土静载荷试验未冻水含量沉降变形标准破坏模式
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 50次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

目前，在多年冻土地区进行基础设施建设的规模与复杂程度日益加大，桩基础以其具有较高承载力及对周围冻土较小的热扰动等优点在工程中的应用屡见不鲜。尽管人们在非冻土区对桩基有很深厚的实践积累，但是在多年冻土区由于桩基周围冻土性质的复杂性及设计理论的不完善，不可避免的提出了许多新的科学问题。本课题以塔河-漠河输电线路新建工程为背景，对桩基在多年冻土中的承载性能、静载荷试验标准、破坏模式进行了系统研究。首先，研究桩基承载性能的最可靠方法是静载荷试验法，为此进行了现场灌注桩原位静载荷试验。在对试桩进行静载荷试验的同时对桩周冻土的温度与桩基施工前场地冻土的温度进行对比，从而判断桩周冻土是否回冻。两个批次（桩周冻土回冻前和桩周冻土回冻后）的原型试验得到的桩顶荷载位移曲线均为缓变型、桩顶沉降与时间对数关系曲线也没有发现陡降段。其中5#试桩桩顶荷载为2000kN时，桩顶沉降仅为2.3mm。其次，采用英国进口的核磁共振分析仪对取自漠河地区原状冻土（共4层）的未冻水含量进行室内实验。在实验时通过采用氮气加压模拟每层原状冻土受到的自重压力，得到了每层原状冻土在自重压力下温度与未冻水含量的关系。然后建立了冻土弹性模量与未冻水含量的关系。室内实验的结果为后续数值计算提供基础参数。第三，采用ABAQUS软件对现场灌注桩原型试验中的5#试桩进行了三维有限元数值计算模拟，并将数值计算结果与原型试验进行对比分析。然后通过改变桩长、桩径、桩体模量、桩体泊松比、桩端持力层内摩擦角、桩端持力层粘聚力、桩端持力层未冻水含量等参数获得各种工况下（共计29种工况）桩的荷载位移曲线，提出了影响多年冻土区桩基承载性能的主要因素。最后，由于锚桩钢筋被拉断，静载试验没有达到破坏状态，对5#试桩继续加载直至达到破坏，结果证明按照现行规范中静载荷试验沉降变形为40mm确定桩基极限承载力的方法存在问题。根据单轴抗压强度试验值与数值计算相结合提出多年冻土区桩基静载荷试验确定极限承载力的沉降变形值应与冻土温度相匹配，并肯定小于40mm。接着分析了桩基在桩端冻土温度为-2℃和-6℃时的破坏模式。研究结果表明：桩基在多年冻土中的破坏模式是三轴压-剪破坏。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题背景及研究意义  10-11
  1.2 冻土中未冻水含量研究现状  11-12
    1.2.1 国外对冻土中未冻水含量研究现状  11-12
    1.2.2 国内对冻土中未冻水含量研究现状  12
  1.3 多年冻土区桩基工程研究现状  12-17
    1.3.1 多年冻土区桩基类型及特点  12-13
    1.3.2 桩土间荷载传递理论研究现状  13-15
    1.3.3 国外对多年冻土区桩基研究现状  15
    1.3.4 国内对多年冻土区桩基研究现状  15-17
  1.4 本论文主要研究内容  17-18
第2章多年冻土中桩基原型试验研究  18-29
  2.1 引言  18
  2.2 工程概况  18-20
    2.2.1 试验场地概况  18
    2.2.2 试验桩基概况  18-20
  2.3 试桩方案实施  20-22
    2.3.1 试验反力系统  21-22
    2.3.2 试验加载系统  22
    2.3.3 试验方法  22
  2.4 试验数据及处理  22-28
    2.4.1 第一批次试验结果及分析  23-25
    2.4.2 第二批次试验结果及分析  25-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章冻土中未冻水含量试验研究  29-42
  3.1 引言  29
  3.2 试验仪器及原理  29-31
    3.2.1 试验仪器  29-30
    3.2.2 试验原理  30-31
  3.3 试验方案及步骤  31-32
    3.3.1 试验方案  31-32
    3.3.2 试验步骤  32
  3.4 试验数据处理与分析  32-39
    3.4.1 第②1层试验数据处理与分析  32-34
    3.4.2 第②层试验数据处理与分析  34-36
    3.4.3 第③层试验数据处理与分析  36-37
    3.4.4 第④层试验数据处理与分析  37-39
  3.5 冻土弹性模量与未冻水含量的关系  39-41
    3.5.1 第②1层冻土弹性模量与未冻水含量的关系  39-40
    3.5.2 第②层冻土弹性模量与未冻水含量的关系  40
    3.5.3 第③层冻土弹性模量与未冻水含量的关系  40-41
    3.5.4 第④层冻土弹性模量与未冻水含量的关系  41
  3.6 本章小结  41-42
第4章桩-冻土体系模型建立与分析  42-57
  4.1 引言  42
  4.2 冻土温度场的建立  42-45
    4.2.1 传热学基本理论  42-44
    4.2.2 温度场的建立  44-45
  4.3 承载力模型的建立  45-49
    4.3.1 桩体力学参数确定  46
    4.3.2 冻土力学参数确定  46-47
    4.3.3 桩-冻土接触面模型的确定  47-48
    4.3.4 荷载及边界条件的确定  48
    4.3.5 模型单元的选取及网格划分  48
    4.3.6 非线性问题的求解  48-49
  4.4 桩-冻土体系模型计算结果分析  49-51
    4.4.1 地应力平衡分析  49-51
    4.4.2 荷载位移曲线分析  51
  4.5 荷载位移曲线影响因素分析  51-56
    4.5.1 桩长对 P-s 曲线的影响分析  51-52
    4.5.2 桩径对 P-s 曲线的影响分析  52-53
    4.5.3 桩体模量对 P-s 曲线的影响分析  53
    4.5.4 桩体泊松比对 P-s 曲线的影响分析  53-54
    4.5.5 桩端持力层内摩擦角对 P-s 曲线的影响分析  54-55
    4.5.6 桩端持力层粘聚力对 P-s 曲线的影响分析  55
    4.5.7 桩端持力层未冻水含量对 P-s 曲线的影响分析  55-56
  4.6 本章小结  56-57
第5章多年冻土区桩极限承载力对应沉降值研究  57-65
  5.1 引言  57
  5.2 多年冻土区静载试验极限承载力对应沉降值的讨论  57-60
  5.3 非冻土区灌注桩破坏模式分析  60-61
  5.4 多年冻土区灌注桩破坏模式分析  61-64
    5.4.1 桩端土层-2℃时灌注桩破坏模式分析  61-63
    5.4.2 桩端土层-6℃时灌注桩破坏模式分析  63-64
  5.5 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-72
致谢  72

多年冻土区竖向荷载作用单桩变形和承载力研究

内容摘要

全文目录

相似论文