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橡胶水泥土桩复合地基水平荷载试验研究

作　者: 刘统广
导　师: 王凤池
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 结构工程
关键词: 水平荷载橡胶水泥土桩复合地基水平位移置换率桩周土压力桩身应力桩-土共同作用机理
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在一般的房屋结构中,桩主要是承受竖向荷载,但在高耸塔形建筑以及高层建筑等工程中,桩还将承受来自于风力、地震力等的水平荷载。目前刚性桩复合地基在工业与民用建筑中已有了一定的应用,一些地区已经开始在高层建筑中应用,而目前大多数研究是围绕着刚性桩复合地基在垂直荷载作用下的工作性状,对其在垂直荷载作用下的荷载传递机理、桩-土应力分担比、合理褥垫层厚度等均有了较深入的研究,但对于其承受上部结构传来的风荷载以及地震作用下的地震荷载等水平荷载的研究较少,还处于初级阶段。橡胶水泥土桩复合地基是在对水泥土桩复合地基技术、CFG桩等刚性桩复合地基及橡胶混凝土研究的基础上提出的一种改善水泥土复合地基的新型地基处理技术。橡胶水泥土桩是将软土、橡胶粉、水泥、固化剂等强制搅拌,在一系列物化反应后形成新型桩体。大量实验已经证明水泥土外加剂可以改善水泥土的性能。在本实验中往水泥土中掺入适量橡胶粉,能够使水泥土桩具有良好的水平变形能力、抗冻融能力,具有较高的阻尼比,增加了水泥土桩抵抗有害离子侵蚀的能力。以橡胶水泥土桩构成的复合地基,由于桩间土对橡胶水泥土桩的约束作用,在一定程度上缓解了因加入橡胶粉而产生的抗压强度降低的现象。橡胶粉在水泥土桩中充当软性弹性体的作用,能够缓和内部的各种应力,水泥土桩的力学性能得到相应改善,减少内部原生裂纹的发生与发展。橡胶水泥土桩横向变形较大,对桩间土起挤密作用,充分合理地利用了桩间土的承载潜力。同时橡胶水泥土具有较高阻尼比,减小了地震向上部结构传递,起到隔振作用。本文通过室内橡胶水泥土桩复合地基水平荷载试验,对复合地基中单桩和群桩桩身橡胶粉掺入量与桩身水平位移、桩身应变、桩身挠度及桩周土压力的关系,竖直荷载与桩身水平位移的关系,褥垫层厚度与桩身水平位移的关系,置换率与桩身水平位移及桩身应变的关系等做出详细的分析和全面的总结,并对橡胶水泥土桩复合地基的桩-土共同作用机理做出一定深度的刨析。试验结果表明,适量橡胶粉的加入增强了桩体横向变形能力,桩身应变和挠度值增大,水平荷载对复合地基影响深度增大,优化了复合地基中桩-土共同作用机理,有效地提高了复合地基水平承载能力。同时给出了橡胶水泥土桩复合地基合理的褥垫层厚度、单桩水平承载力设计值范围、群桩复合地基水平承载力计算公式等,对橡胶水泥土桩复合地基由理论研究成功地应用到实际工程中提供出参考依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 课题研究的目的和意义  10
    1.2.1 课题研究的目的  10
    1.2.2 课题研究的意义  10
  1.3 国内外同类课题研究现状及发展趋势  10-13
    1.3.1 国内外研究现状  10-11
    1.3.2 水平荷载作用下CFG 桩复合地的性能研究现状  11
    1.3.3 水泥土复合地基水平承载性能的研究现状  11-12
    1.3.4 橡胶混凝土桩水平荷载研究现状  12-13
  1.4 橡胶水泥土性能的研究现状  13
  1.5 水平荷载作用下群桩受力变形特性的分析总结  13-14
  1.6 桩间土力学性能  14-15
  1.7 本文研究内容  15-16
  1.8 本章小结  16-17
第二章单桩室内水平荷载试验研究  17-42
  2.1 实验目的  17
  2.2 试验概况  17-22
    2.2.1 实验模型  17-20
    2.2.2 橡胶水泥土力学性能  20-21
    2.2.3 橡胶粉掺量对水泥土模量变化规律  21-22
  2.3 试验方案及内容  22-24
    2.3.1 试验方案  22
    2.3.2 试验内容  22-24
    2.3.3 试验加载系统与终止加载条件  24
  2.4 试验结果分析  24-40
    2.4.1 桩身橡胶粉掺量对桩身位移的影响  24-28
    2.4.2 竖向荷载对桩身水平位移的影响  28-31
    2.4.3 褥垫层厚度对桩身水平位移的影响  31-34
    2.4.4 桩身橡胶粉掺量对桩身应变的影响  34-38
    2.4.5 桩身橡胶粉掺量对桩身挠度的影响  38-39
    2.4.6 桩身橡胶粉掺量对桩周土压力的影响  39-40
  2.5 本章小结  40-42
第三章室内群桩水平荷载试验  42-67
  3.1 概述  42-48
  3.2 室内群桩试验  48-49
  3.3 试验数据分析  49-64
    3.3.1 桩身橡胶粉掺量为0%的群桩试验  49-52
    3.3.2 桩身橡胶粉掺量为10%的群桩验  52-54
    3.3.3 桩身橡胶粉掺量对桩身应变的影响  54-59
    3.3.4 桩身橡胶粉掺量对群桩桩身水平位移的影响  59-62
    3.3.5 置换率对桩身水平位移及桩身应力的影响  62-63
    3.3.6 竖向荷载对群桩水平承载力的影响  63
    3.3.7 水平荷载作用下各个桩体中的应变分布  63-64
    3.3.8 褥垫层厚度对群桩复合地基中桩体最大应变值的影响  64
  3.4 橡胶水泥土桩复合地基水平承载力计算公式  64-65
  3.5 本章小结  65-67
第四章橡胶水泥土桩复合地基作用机理分析  67-77
  4.1 复合地基桩土共同作用理论的发展  67
  4.2 桩土共同作用研究方法  67-69
  4.3 橡胶水泥土桩复合地基中褥垫层的作用  69-71
  4.4 橡胶水泥土桩复合地基水平方向桩-土共同作用机理  71-72
    4.4.1 橡胶水泥土桩在复合地基中的作用  71-72
    4.4.2 橡胶水泥土桩复合地基作用机理  72
  4.5 橡胶水泥土桩复合地基破坏模式  72-74
  4.6 橡胶水泥土桩复合地基水平变形的影响因素  74-75
    4.6.1 褥垫层的影响  74
    4.6.2 竖向荷载及水平荷载的影响  74
    4.6.3 桩长的影响  74-75
    4.6.4 桩体模量比的影响  75
    4.6.5 置换率的影响  75
    4.6.6 群桩的影响  75
  4.7 本章小结  75-77
第五章结论与展望  77-79
  5.1 本文主要结论  77
  5.2 后续工作展望  77-79
参考文献  79-81
作者简介  81
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  81-82
致谢  82-83

橡胶水泥土桩复合地基水平荷载试验研究

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