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缺陷桩水平承载性状的数值模拟

作　者: 宋祖民
导　师: 王成华
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 缺陷桩 桩基础 水平承载性状 桩、土相互作用机理 三维有限元分析
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


缺陷桩的出现在桩基施工中往往是很常见的;桩身常见的缺陷形式一般包括桩身局部断裂、桩身局部扩径、桩身局部缩径等。目前对于缺陷桩的水平工作性状和桩、土工作机理的研究相对较少,在此前提下,本文对于含有缺陷桩的桩基础的水平工作性状和桩基础中桩、土之间相互工作机理进行了分析研究。本文采用三维非线性有限元法研究了含有缺陷桩的桩基础的水平承载性状和桩、土相互作用机理,研究了出现断桩、缩径桩和扩径桩三种缺陷情况下,桩基础的水平承载性状。首先研究了单桩出现缺陷时的水平承载性状,研究单桩是研究群桩的先导,随后研究了群桩中出现缺陷时的水平承载性状。对于单桩而言要研究不同深度出现缺陷时对单桩的水平承载性状的影响,对于群桩而言要研究不同深度和不同水平位置出现缺陷对群桩的水平承载性状的影响。具体的研究方法为:通过对各种缺陷桩基础桩顶的荷载位移曲线与正常桩基础对比得出含有断桩、缩径桩和扩径桩的各自的工作性状,通过对每种缺陷桩基础中桩身挠曲线、土反力、剪力、弯矩随着荷载的变化情况以及相对于正常桩基础中相应各桩的曲线对比与分析,得出每种缺陷桩基础相对于正常桩基础各自的工作机理。研究成果揭示了缺陷桩对桩基础水平工作性状的影响规律,对出现缺陷桩时桩基础水平承载性状的分析评价、检测和施工技术处理有重要的指导意义。

全文目录


中文摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章 绪论  6-15
  1.1 引言  6-7
  1.2 国内外对缺陷桩的研究现状  7-12
    1.2.1 缺陷桩的成因  7-9
    1.2.2 缺陷桩的检测  9-11
    1.2.3 对缺陷桩的处理  11-12
  1.3 水平承载桩的计算方法的发展与现状  12-14
  1.4 本文研究主要目的和所做的主要工作  14-15
第二章 桩土相互作用三维有限元分析理论  15-39
  2.1 引言  15
  2.2 弹性有限元法的基本理论  15-17
  2.3 材料非线性有限元法  17-23
    2.3.1 概述  17
    2.3.2 土体非线性弹性Duncan——Chang 本构模型  17-22
    2.3.3 非线性问题解法  22-23
  2.4 桩土体系的空间耦合数值模型  23-39
    2.4.1 三维8 结点有限元  24-29
    2.4.2 三维8 结点接触面单元  29-33
    2.4.3 三维8 结点无限元  33-39
第三章 针对缺陷桩的三维有限元程序设计  39-46
  3.1 引言  39-40
  3.2 前处理模块  40-44
    3.2.1 超单元进行网格划分  40-42
    3.2.2 桩单元和接触面的设置  42-43
    3.2.3 图形输出  43-44
  3.3 计算模块  44-45
    3.3.1 基本计算步骤  44
    3.3.2 本文对主计算模块较大改进  44-45
  3.4 后处理程序  45-46
第四章 含有断桩的桩基础水平承载性状  46-75
  4.1 引言  46
  4.2 单桩出现断桩的水平承载性状研究  46-54
    4.2.1 计算参数和前处理及说明  46-48
    4.2.2 计算结果的对比与分析  48-54
  4.3 群桩出现断桩的水平承载性状研究  54-73
    4.3.1 计算参数和前处理及说明  55
    4.3.2 计算结果的对比与分析  55-73
  4.4 本章小结  73-75
第五章 含有缩径桩的桩基础水平承载性状  75-99
  5.1 引言  75
  5.2 单桩出现缩径的水平承载性状研究  75-81
    5.2.1 计算参数和前处理及说明  75-77
    5.2.2 计算结果的对比与分析  77-81
  5.3 群桩出现缩径桩的水平承载性状研究  81-97
    5.3.1 计算参数和前处理及说明  81-83
    5.3.2 计算结果的对比与分析  83-97
  5.4 本章小结  97-99
第六章 含有扩径桩的桩基础水平承载性状  99-113
  6.1 引言  99
  6.2 单桩出现扩径的水平承载性状研究  99-105
    6.2.1 计算参数和前处理及说明  99-101
    6.2.2 计算结果的对比与分析  101-105
  6.3 群桩出现扩径桩的水平承载性状研究  105-113
    6.3.1 计算参数和前处理及说明  105-107
    6.3.2 计算结果的对比与分析  107-113
第七章 结论与展望  113-115
  7.1 结论  113-114
  7.2 建议与展望  114-115
参考文献  115-118
发表论文和科研项目  118-119
附录（符号表）  119-120
致谢  120

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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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