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《内蒙古科技大学》 2009年
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预制桩打桩过程的非线性有限元分析

程建华  
【摘要】: 预制桩打桩过程是一个非线性过程,对打桩施工过程的影响主要来自工程地质条件、桩的设计参数、打桩机械参数及工艺三个方面。本文利用非线性有限元分析软件ABAQUS对打桩过程进行建模、分析。 针对打桩机械参数,主要研究了锤重、落高、锤垫和桩垫等参数对冲击力峰值、冲击力作用时间、最大压应力、最大拉应力及贯入度的影响。 针对桩体设计参数,主要分析了桩型、桩径、桩长、桩身材料等对打桩过程的影响。在研究时,引入桩身阻抗来分析材料对打桩过程的影响,使用长细比来分析桩径、桩型和桩长对打桩过程的影响。 针对工程地质条件,主要分析土的物理、力学特性、土层分布等对打桩过程的影响。本文引入桩土刚度比来反映工程地质条件对打桩过程中贯入度的影响。并根据土的特性选择合适的施工流程。 通过模拟分析得出主要结论如下: (1)冲击力持续时间仅与桩锤质量有关,而与桩锤落高无关。 (2)落高与锤重对最大Mise应力都有影响,但是,落高产生的最大Mise应力远大于锤重产生的最大Mise应力,且增加落高导致应力的提升远比增加锤重导致的应力提升高很多(3倍左右);预制桩中的拉应力基本上随落高的增加而增大,但落高在1~2m之间时,拉应力变化不大,当超过2m后拉应力上升较快;而增加锤重并不会使预制桩中拉应力提高。 (3)桩头受到的冲击力峰值随着桩垫刚度的增加而提高;冲击力的持续时间随着桩垫刚度的增加而降低;放置桩垫可以吸收大量的桩体回弹变形能,从而降低桩体内的拉应力,其效果随桩垫刚度的增加而减小;桩的贯入度随着桩垫刚度的增加而急剧增加,但当桩垫刚度超过桩体刚度时,其对贯入度的影响将很小。 (4)在锤击能量相同时,随着桩土刚度比的增大,单桩竖向贯入度呈增大趋势。为了便于打桩施工,控制桩土刚度比高于200为宜。 最后通过一个工程实例说明了本文研究所得结论的具体运用,表明利用本文结论可以指导桩基设计、打桩施工、解决打桩过程中遇到的问题。
【学位授予单位】:内蒙古科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O344.1;O241.82

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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【二级引证文献】
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