学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

橡胶水泥土桩复合地基与上部结构作用研究

作　者: 周继芳
导　师: 王凤池
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 结构工程
关键词: 橡胶轮胎橡胶水泥土桩群桩效应无限元地震波动力时程分析
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 29次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

作为工业废弃物之一的废旧橡胶轮胎,如何进行有效的处理,已经成为二十一世纪我国乃至全球面临的环境与资源方面的主要问题之一。将废弃轮胎作为建筑材料,是环保利废的有效途径之一。同时,随着我国国民经济的迅速发展,基本建设规模的不断扩大,各类工程越来越多地遇到不良地基问题,各种不良地基需要进行地基处理才能满足建造物的要求。在长期的工程实践中,人们探索出了许多行之有效的软土地基处理方法,水泥土搅拌桩复合地基以其独特的优点在工程中得到广泛应用。然而,水泥土桩自身又有其某些缺点。考虑到废旧轮胎潜在的一些特性和对废物的再利用,提出了橡胶水泥土桩的概念,即通过在水泥土桩中掺入一定比例的橡胶粉,制作成工程中利用的桩体,改善水泥土桩的性能,就形成了本文所要研究的橡胶水泥土桩。通过橡胶水泥土桩对软土的加固处理就形成了橡胶水泥土桩复合地基。本文首先回顾了以往的一些对橡胶水泥土特性的研究成果,得出了橡胶水泥土优于水泥土的一些特性,并对国内外的同类课题研究现状作了深入细致的研究。介绍了水泥土搅拌桩复合地基的承载机理,总结了水泥土桩复合地基设计和计算的基本理论,并对有限元计算方法和摩擦模型以及土的本构模型进行了介绍。然后介绍了ABAQUS有限元程序的模拟方法。本文在群桩方面,对群桩效应进行了介绍,对面积置换率也进行了详细的说明。在此基础上,对单桩和群桩的工作性状做出了比较明确的阐述。为促进橡胶水泥土桩复合地基的应用与发展,本文通过ABAQUS有限元软件建立了三维有限元单、群桩模型,通过合理的输入材料的本构参数,建立合理的摩擦接触模型。在承台板上分级加载,对不同橡胶粉掺入比的橡胶水泥土桩复合地基的承载性状进行单、群桩计算分析,研究荷载—位移、桩身应力、土体应力场等各种影响其性能的曲线,得出了一些有价值的结论,为工程设计提供参考。基于橡胶水泥土桩的静力分析,本文进行了桩—土—上部结构动力时程分析。通过简化上部结构,建立无限元边界和合理地震波输入,运用动力隐式时程分析方法进行计算。分析了在不同橡胶掺入比情况下所相对应的弹性模量,阻尼比和摩擦系数等参数进行了对比分析,得出了一些有用的结论,为以后更深入的研究提供参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 研究背景  9-10
    1.1.1 复合地基的定义  9
    1.1.2 复合地基的分类  9-10
    1.1.3 复合地基、浅基础和桩基础  10
  1.2 问题的提出  10-11
  1.3 同类课题研究现状和发展趋势  11-16
    1.3.1 橡胶水泥土的特性研究  11-12
    1.3.2 水泥土桩性能研究  12-15
    1.3.3 水泥土桩与上部结构作用研究  15-16
    1.3.4 课题发展趋势  16
  1.4 课题研究的目的和意义  16-17
    1.4.1 课题研究的目的  16
    1.4.2 课题研究的意义  16-17
  1.5 课题研究方案和内容  17-18
第二章橡胶水泥土单桩在竖向荷载下的有限元分析  18-50
  2.1 引言  18
  2.2 有限元法  18-27
    2.2.1 有限元法的发展概况  18-19
    2.2.2 有限元法的基本原理和基本步骤  19-20
    2.2.3 有限元分析的基本方程  20-21
    2.2.4 材料非线性的基本方程  21
    2.2.5 土的本构模型  21-27
  2.3 土模量的分析  27
  2.4 ABAQUS 有限元软件  27-29
    2.4.1 ABAQUS 软件简介  27-28
    2.4.2 ABAQUS 主要模块  28
    2.4.3 CAE 特征及功能介绍  28-29
  2.5 数值模型验证  29-30
  2.6 有限元模型的建立  30
  2.7 材料参数  30-31
  2.8 接触模型和边界约束  31-33
    2.8.1 ABAQUS 中接触模拟的实现  31-33
    2.8.2 课题接触模拟的设置  33
    2.8.3 课题边界约束的设置  33
  2.9 平衡初始地应力  33-34
  2.10 有限元计算及分析  34-49
    2.10.1 橡胶掺入比对沉降特性的影响分析  34-39
    2.10.2 橡胶掺入比对应力的影响分析  39-44
    2.10.3 橡胶掺入比对土体位移场影响分析  44-49
  2.11 本章小结  49-50
第三章橡胶水泥土群桩在竖向荷载下的有限元分析  50-66
  3.1 引言  50
  3.2 群桩复合地基的几个概念  50-54
    3.2.1 群桩效应  50-53
    3.2.2 面积置换率  53-54
  3.3 群桩有限元模型的建立  54-55
  3.4 有限元计算及分析  55-64
    3.4.1 橡胶掺入比对沉降特性的影响分析  55-57
    3.4.2 橡胶掺入比对应力特性的影响分析  57-61
    3.4.3 橡胶掺入比对土体位移场的影响分析  61-64
  3.5 本章小结  64-66
第四章橡胶水泥土桩复合地基与上部结构共同作用  66-81
  4.1 引言  66
  4.2 隐式积分动力算法介绍  66-67
  4.3 地震波的选取及输入  67-68
    4.3.1 地震波的选取  67-68
    4.3.2 地震波的输入  68
  4.4 无限元理论  68-69
  4.5 动力有限元模型的建立  69-70
  4.6 参数设置  70-71
  4.7 橡胶水泥土桩复合地基与上部结构的地震响应分析  71-79
    4.7.1 弹性模量的影响分析  71-73
    4.7.2 阻尼比的影响分析  73-75
    4.7.3 摩擦系数的影响分析  75-78
    4.7.4 加速度和位移变化分析  78-79
  4.8 本章小结  79-81
第五章结论与展望  81-84
  5.1 主要结论  81-82
  5.2 展望  82-84
参考文献  84-87
作者简介  87
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  87-88
致谢  88-89

橡胶水泥土桩复合地基与上部结构作用研究

内容摘要

全文目录

相似论文