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《东南大学》 2005年
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深长桩荷载传递特性与相互作用理论及应用研究

钟闻华  
【摘要】: 桩基础是土木工程领域中应用较为广泛的基础形式之一。本文主要针对深长桩在工程应用中存在的问题,深入分析相关课题的原位试验资料和室内模型试验结果,对竖向、水平向承受荷载的深长桩的承载性状和变形特性进行了系统的研究。主要研究内容包括:桩土接触面荷载传递特性的试验研究、单桩竖向承载工作机制及极限承载力确定、群桩基础相互作用机理分析及沉降计算方法的研究,以及水平荷载作用下单桩、群桩基础的承载和变形特性和计算模型的应用研究。 桩土界面的物理力学特性直接决定着桩基础的承载性状和变形特性。本文首先进行了室内混凝土块和粉土介质之间的剪切模型试验研究。结果表明,随着垂直压力的增加,桩土间的荷载位移关系(τ-z)曲线由单驼峰模式转变为双曲线模式,说明在压力较低时,表现为软化效应,反之则表现为强化效应。土的含水量和孔隙比对桩土界面的力学特性影响较大,存在一个最优含水量,此时桩土界面的摩擦力为最大。另一方面,在剪切初始阶段,桩土界面的剪切模量较大,随着剪切位移的增大,剪切模量逐渐减少。根据试验结果,本文首次提出了采用非线性塑性荷载位移模式来模拟桩土接触面的力学特性。 通过对超长桩现场单桩静载荷试验的资料分析,发现超长桩的荷载传递特性表现出了一定的端承摩擦桩的特性,其P-S曲线,相对于一般摩擦桩而言变化较平缓。结合室内桩土接触面的模型试验得到的土层软化、强化变化情况,统计分析了数十根桩的载荷试验资料,得到了不同埋深的土层的软化系数和硬化系数,以及桩端承载力修正系数,对现行规范采用的单桩极限承载力的计算方法提出修正方法。在此基础上,针对现行规范桩侧极限摩阻力确定方法存在的缺陷,提出了采用地基土的孔隙函数(孔隙比)和含水比(含水量)两个指标来确定桩侧土体的极限摩阻力的双参数法。 根据一维杆系结构有限元法和荷载传递迭代法相耦合的原理,形成一种单桩沉降计算方法。该方法中,非均质土中的单桩荷载传递规律采用非线性塑性荷载位移模式,同时采用三折线荷载位移模式进行分析比较。计算结果表明,两种荷载位移模式的计算结果和实测结果基本一致,且能体现出桩侧土体的非线性特征。在此基础上,引入土体的“层元”模型理论模拟群桩间相互作用,使得计算进一步简化。深入分析群桩“束缚”效应的机理,提出计算“束缚”作用的迭代法,使得群桩沉降计算结果与实际情况相吻合。并应用此理论,对群桩的沉降规律进行了计算分析。 对于水平承载桩,采用p-y曲线法与弹性梁有限单元法相耦合的方法来分析其工作特性。同时引入Briaud提出的第一剪切零点(Dv)的概念,在保证计算精度的基础上,简化计算过程。对于水平荷载作用下的群桩基础,本文详细分析了群桩相互作用的机理,指出:水平荷载作用下,群桩内各单桩间同时存在“折减”效应和“叠加”效应,即沿着水平荷载作用方向,前排桩前倾引起后排桩间土抗力的折减,而后排桩向前的水平位移引起前排桩的水平位移增加。这两种效应应该是同时存在,且相互影响的,根据这一结果,本文提出了“前折减后叠加”的群桩分析模型。通过对实例的计算分析表明,p-y曲线法与弹性梁有限单元法相耦合的方法以及“前折减后叠加”模型的结算结果与试验结果相吻合。
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU473.1

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【引证文献】
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1 樊振宇;黄宏伟;张冬梅;石名磊;;深长桩力学性态计算分析[J];地下空间与工程学报;2007年S1期
2 孙强;胡秀宏;;岩土本构中应变软化与Weibull分布的思考[J];金属矿山;2008年10期
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1 陈乐求;群桩—承台联合基础的力学特性及其在大开间结构中的应用研究[D];中南大学;2010年
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1 王一建;劲性微型桩抗拔性能分析[D];山东建筑大学;2011年
2 吕黄;深厚沉积砂层大直径PHC桩承载特性及沉桩质量控制研究[D];天津大学;2010年
3 崔广芹;基于现场单桩载荷试验结果的桩土参数识别方法[D];西安建筑科技大学;2011年
4 罗军;船舶撞击下高桩大变形性状及柔性护墩桩式防撞系统研究[D];浙江大学;2008年
5 吴坤;黄土高边坡开挖与支护的数值分析[D];西南交通大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周洪波,茜平一,杨波,胡汉兵;水平荷载作用下群桩计算方法研究[J];工程勘察;2000年01期
2 曹雪山;水平荷载作用下的大口径嵌岩桩嵌固特性研究[J];中国港湾建设;1999年04期
3 顾培英,王德平,吕惠明;大直径灌注桩桩侧摩阻力试验研究[J];公路交通科技;2004年01期
4 赵明华,邹新军,刘齐建;洞庭湖软土地区大直径超长灌注桩竖向承载力试验研究[J];土木工程学报;2004年10期
5 陈晓平,贾成;水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法[J];武汉水利电力大学学报;1997年02期
6 张献辉,高永贵;自重湿陷性黄土中大直径桩荷载传递机理试验研究[J];西安建筑科技大学学报;1996年04期
7 韩理安;桩基水平承载力的群桩效率[J];岩土工程学报;1984年03期
8 周铭,王惠初,鲁子爱;多层地基横向荷载桩试验资料分析方法[J];岩土工程学报;1985年03期
9 吴恒立;计算推力桩的双参数法以及长桩参数的确定[J];岩土工程学报;1985年03期
10 曹汉志;桩的轴向荷载传递及荷载—沉降曲线的数值计算方法[J];岩土工程学报;1986年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋建波,张倬元,黄润秋;嵌岩桩优化设计研究的新思路[J];四川建筑科学研究;2002年01期
2 卢家森,黄松梅;水平荷载下桩筏基础与地基共同作用分析[J];四川建筑科学研究;2004年02期
3 蔡江东;姜振泉;;确定大长径比软岩嵌岩桩桩侧土阻时应注意的问题[J];四川建筑科学研究;2006年06期
4 吴怀忠;王汝恒;张桂富;郭文;贾彬;;土与结构接触面的本构关系与数值模拟[J];四川建筑科学研究;2007年05期
5 李雪峰;王建国;;土钉桩抗拔承载性能试验与仿真分析研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年05期
6 马乾;陈政;;钻孔压灌混凝土单桩沉降的数值分析[J];安徽建筑;2011年05期
7 雷亮亮;王国体;徐良辉;;竖向荷载作用下群桩效应的有限元分析[J];安徽建筑;2012年01期
8 姜陈钊;;管桩竖向承载性状数值分析研究[J];安徽建筑;2012年02期
9 朱合华,刘庭金,郑国平,孙凯;预应力锚索围护桩支护方案可行性有限元分析[J];地下空间;2003年01期
10 周常春,邓安福,张明义,干腾君,潘晋;水平荷载下群桩前后土抗力分布的数值分析[J];地下空间;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈立;张燎军;;基于地震动土压力非线性分布的集中参数法研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 柯洪;吴翔;王继华;曾云川;赵春宏;冯庆高;;厚土层大直径超长钻孔灌注桩单桩承载特性研究[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
3 柯洪;吴翔;王继华;曾云川;赵春宏;冯庆高;;厚土层大直径超长钻孔灌注桩单桩承载特性研究[A];2011年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2011年
4 胡黎明;濮家骝;;土与结构物接触面数值模拟[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
5 金宝宏;马彩霞;简政;;桩-土三维等厚度接触单元模型及其工作性状[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
6 任建喜;刘杰;;森林公园地铁车站深基坑变形规律有限元分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
7 刘礼标;王成;;考虑桩侧双线性土抗力时长桩临界荷载计算[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
8 吴同情;褚广辉;;水平承载桩受力特性研究综述[A];重庆力学学会2009年学术年会论文集[C];2009年
9 李世雄;汪成章;刘春玲;赵法锁;;单桩负摩阻力研究现状综述[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
10 沈慧萍;束一鸣;;土与构件(织物)相互作用的研究进展[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙军杰;黄土场地震陷与桩基负摩阻力现场试验研究[D];兰州大学;2010年
2 孙书伟;微型桩结构加固边坡受力机制和设计计算理论研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
3 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
4 宋兵;桩侧摩阻力特性的研究[D];华南理工大学;2010年
5 姚锦宝;考虑土—结构动力相互作用的轨道交通引起的环境振动及隔振措施研究[D];北京交通大学;2010年
6 武成浩;基于桩土共同作用理论的高层结构地震反应分析与抗震性能评估方法研究[D];北京交通大学;2010年
7 章荣军;土体开挖引起的邻近受荷桩基附加响应分析[D];华中科技大学;2011年
8 陈辉;超高层建筑桩基础承载性能的试验研究与模拟分析[D];中国地质科学院;2009年
9 赵岗飞;网格状带齿加筋体强度、筋—土界面特性及其应用研究[D];上海大学;2011年
10 徐望国;加筋强风化软岩粗粒土路堤填料工程性质及应用研究[D];中南大学;2010年
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1 王志宽;大直径人工挖孔扩底桩承载力试验研究与工程应用[D];郑州大学;2010年
2 赵通阳;基于ABAQUS的混凝土面板堆石坝三维应力应变分析[D];郑州大学;2010年
3 柳东委;土工格栅在六潜高速公路中处理桥头跳车应用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 齐平;后注浆钻孔灌注桩的承载力及沉降研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 谢守鹏;斜顶桩板桩承台驳岸结构数值模拟[D];长沙理工大学;2010年
6 刘洋;支挡排桩在单侧填土作用下的桩侧摩阻力研究[D];长沙理工大学;2010年
7 卢陈;底梁式全直桩高桩码头水平受力分析[D];长沙理工大学;2010年
8 彭奎森;竖向荷载作用下螺杆桩受力特性分析研究[D];湘潭大学;2010年
9 龙树娟;三亚红沙海岸地基基础设计与施工[D];中国地质大学(北京);2010年
10 李建华;降雨条件下膨胀土与土钉支护结构相互作用研究[D];湖南工业大学;2010年
【同被引文献】
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1 金乾坤;;混凝土动态损伤与失效模型[J];兵工学报;2006年01期
2 张友葩,吴顺川,方祖烈;土体注浆后的性能分析[J];北京科技大学学报;2004年03期
3 王礼立;爆炸与冲击载荷下结构和材料动态响应研究的新进展[J];爆炸与冲击;2001年02期
4 王政;倪玉山;曹菊珍;张文;;冲击载荷下混凝土动态力学性能研究进展[J];爆炸与冲击;2005年06期
5 刘建成,顾永宁;Simulation of the Whole Process of Ship-Bridge Collision[J];China Ocean Engineering;2002年03期
6 朱斌;陈云敏;梁以德;;Analysis of Collision Protection for Ocean and Offshore Structures[J];China Ocean Engineering;2006年03期
7 苏荣臻;鲁先龙;;微型桩单桩水平及抗拔承载力试验研究[J];常州工学院学报;2008年S1期
8 顾晓辉,郑应民,刘汉忠,王树有;混凝土结构动态响应试验研究[J];弹道学报;2003年03期
9 苏荣臻;郑卫锋;鲁先龙;程永锋;;软土地区杆塔基础微型桩抗拔特性试验研究[J];电力建设;2008年12期
10 贺明;PDA动力测桩技术在打桩监测中的应用[J];电力勘测设计;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 席宁中;桩端土刚度对桩侧阻力影响的试验研究及理论分析[D];中国建筑科学研究院;2002年
2 陈波;海洋桩基平台大直径、超长桩的可打入性研究[D];天津大学;2003年
3 刘小丽;新型桩锚结构设计计算理论研究[D];西南交通大学;2003年
4 褚航;复合桩基共同作用分析[D];浙江大学;2003年
5 吕凡任;倾斜荷载作用下斜桩基础工作性状研究[D];浙江大学;2004年
6 肖宏彬;竖向荷载作用下大直径桩的荷载传递理论及应用研究[D];中南大学;2005年
7 陈安;软粘土中桩土共同作用模型试验与机理研究[D];中南大学;2006年
8 王之军;等截面竖向单桩抗拔承载力试验研究及变形非线性分析[D];中国地质大学(北京);2006年
9 汪文彬;基于单桩载荷试验推算群桩基础沉降的研究[D];同济大学;2006年
10 孙晓立;抗拔桩承载力和变形计算方法研究[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张雪松;土钉墙支护结构的数值模拟[D];浙江大学;2004年
2 龚健;软土地基中杆塔微型桩基础的性状研究[D];浙江大学;2004年
3 展辰辉;混凝土及其组成材料动力特性研究[D];河海大学;2005年
4 崔延卫;混凝土动力特性试验研究方法分析及其应用[D];河海大学;2005年
5 胡胜刚;基于P-Y曲线模型的桩基非线性性状分析研究[D];武汉理工大学;2005年
6 张庆飞;黄土地区隧道洞口段边坡稳定性研究[D];西南交通大学;2005年
7 李亚兰;黄土边坡坡面稳定性及防治措施研究[D];长安大学;2005年
8 孙冬梅;水平荷载作用下大直径桩的p-y曲线研究[D];天津大学;2004年
9 董捷;嵌岩抗滑桩的受力分析及其在滑坡治理中的应用[D];贵州大学;2006年
10 郭广磊;粘土中压力注浆动态数值模拟研究[D];山东大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 张瑞刚;唐红梅;陈洪凯;;崩滑体破坏弹冲动力特性研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2011年S1期
2 李晋文;王海城;;公路沿线崩塌灾害动力特性研究[J];中外公路;2012年05期
3 刘树新;刘长武;曹磊;;孔隙煤体峰后应变软化及其对工作面冲击地压的影响[J];煤炭学报;2010年12期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 贺静漪;软土地基超长桩桩身压缩和稳定性研究[D];浙江大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴恒立;计算弹性地基中推力桩的双参数法(推力桩计算理论研究报告之一)[J];重庆交通学院学报;1983年01期
2 吴恒立;推力桩双参数法微分方程的通解[J];重庆交通学院学报;1985年03期
3 卢盛松;姜朴;郭志平;;某核电站渠道边坡抗震稳定性研究[J];华东水利学院学报;1985年01期
4 黄强;大直径扩底桩承载力及变形计算[J];建筑结构学报;1994年01期
5 刘金砺,祝经成;泥浆护壁灌注桩后注浆技术及其应用[J];建筑科学;1996年02期
6 王旭东,魏道垛,宰金珉;单桩荷载——沉降的非线性分析[J];南京建筑工程学院学报(自然科学版);1994年01期
7 俞灿明,张剑锋;PY·HL—1型自钻旁压仪[J];水文地质工程地质;1987年02期
8 陆培俊;关于土的变形计算[J];同济大学学报(自然科学版);1997年01期
9 张问清,赵锡宏,宰金珉;任意力系作用下的层状弹性半空间的有限层分析方法[J];岩土工程学报;1981年02期
10 周铭;弹性桩与弹性梁通解[J];岩土工程学报;1982年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘齐建;大直径桥梁基桩竖向承载力分析及试验研究[D];湖南大学;2002年
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1 彭海雁;许宁;陈富仲;唐嵩;李平;陆通;;某大悬挑钢框架受力性能有限元分析[J];施工技术;2010年12期
2 龙朝阳;;深长桩荷载-位移曲线计算研究[J];交通标准化;2009年Z1期
3 张伟;许宁;黄奔;彭海雁;刘亘;;折线形钢箱柱极限承载力性能研究[J];建筑结构;2010年S1期
4 孙建渊,孟涛,李国平,邢艳,谭永朝;钱江四桥预应力钢骨混凝土纵梁极限承载力模型试验及计算分析[J];桥梁建设;2004年05期
5 孟凡丽;吴杰;卢成原;;重复荷载作用下支盘桩受力特性模型试验研究[J];建筑结构;2008年04期
6 何慧斌;孙晓立;;使用荷载传递法分析抗拔桩的位移[J];地下空间与工程学报;2008年03期
7 钱晓丽;;竖向荷载下变刚度群桩变形性状研究[J];岩土工程学报;2008年10期
8 王凤恩;王康;陈晓武;;群桩基础的竖向承载能力及群桩效应的三维数值计算[J];人民珠江;2011年04期
9 袁凡凡,闫澍旺,孙万禾;成层土地基基础极限承载力的模型试验研究[J];中国港湾建设;2003年01期
10 勾红叶;蒲黔辉;周青虎;王君明;;城市立交桥牛腿开裂及加固模型试验设计与计算分析[J];铁道建筑;2007年10期
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1 赵占山;张武;;桩的破坏性试验研究[A];地基处理理论与实践——第七届全国地基处理学术讨论会论文集[C];2002年
2 李先炜;范欣荣;;锚拉支架[A];中国岩石力学与工程学会第三次大会论文集[C];1994年
3 曹万林;魏文湘;曲英华;张瑞捷;庞国新;;轻质填充墙异型柱框架侧移刚度试验分析[A];第二届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1993年
4 胡安康;孙群;范佘明;华汉金;;高负荷螺旋桨敞水及空泡性能试验研究[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
5 张耀春;周晅毅;刘玉姝;张福海;;截面为三角形的空间格构式刚架体系的整体稳定性试验研究及平面内稳定性分析[A];钢结构工程研究(三)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2000年学术交流会论文集[C];2000年
6 王胜军;胡清娟;;宝泉抽水蓄能电站水泵水轮机模型验收试验[A];抽水蓄能电站工程建设文集(2006)[C];2006年
7 ;前言[A];第一届全国岩石力学数值计算及模型试验讨论会论文集[C];1986年
8 陈锐;彭忠年;田娅娟;薛鹏;;新疆下坂地水电站水轮机模型开发研究[A];水电设备的研究与实践——第十七次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2009年
9 黄金树;;洪江水电站灯泡贯流式水轮机模型试验[A];水电设备的研究与实践——第十七次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2009年
10 顾强;陈绍蕃;于安林;曹平周;;网架螺栓球节点锥头的有限元分析[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年
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1 本报记者 范颖华 通讯员 李之政;国家体育馆“模型试验”成功[N];华夏时报;2006年
2 广东江门市新会区建设工程质量检测站 赵权新;基桩竖向抗压静载试验极限承载力的确定[N];山西科技报;2004年
3 本报记者;推进黄河口模型试验基地建设[N];东营日报;2006年
4 锡全;怎样确定平菇培养料最佳含水量[N];山西科技报;2001年
5 记者 陈佳南;为“南海一号”出水保驾[N];中国船舶报;2008年
6 原小利;黄委切实加快黄河河口模型试验基地建设步伐[N];黄河报;2006年
7 记者 林英 通讯员 何春权;我国核电厂第三代安全壳模型试验获得成功[N];光明日报;2000年
8 张银炎 徐春阳;七○八所船模试验量多质优[N];中国船舶报;2006年
9 刘丕建;黄河口物理模型基地建设初战告捷[N];黄河报;2007年
10 本报记者 石黎星;乐昌峡流激振动模型试验完成审查[N];韶关日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 钟闻华;深长桩荷载传递特性与相互作用理论及应用研究[D];东南大学;2005年
2 邱文亮;自锚式悬索桥非线性分析与试验研究[D];大连理工大学;2004年
3 苏慈;大跨度刚性空间钢结构极限承载力研究[D];同济大学;2006年
4 黄弘读;采用虚拟层合单元法分析钢筋混凝土结构的极限承载能力[D];浙江大学;2001年
5 张建民;大跨度钢管混凝土拱桥承载能力与施工控制研究[D];华南理工大学;2001年
6 杨晓明;索拱结构体型及稳定性研究[D];西安建筑科技大学;2005年
7 周水兴;钢管初应力对钢管混凝土拱桥承载力的影响研究[D];重庆大学;2007年
8 陈彤;拉压不同模量弹性问题的数值研究[D];上海大学;2008年
9 宋旭明;大跨度自锚式悬索桥受力特性与极限承载力研究[D];中南大学;2009年
10 贺炜;竖向荷载下基桩承载性状的理论与试验研究[D];湖南大学;2007年
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1 高香龙;横向大悬臂连续箱梁模型桥极限承载力研究[D];长安大学;2007年
2 吴建华;多层混合式交错桁架钢结构体系循环加载试验试件设计及分析[D];西安建筑科技大学;2006年
3 甘平;无粘结部分预应力混凝土梁在铁路桥梁上的应用研究初探[D];西南交通大学;2006年
4 周伟翔;连续组合梁桥钢与混凝土连接试验研究[D];同济大学;2007年
5 宋志慧;管桩桩底注浆前后桩土应力应变特性研究[D];太原理工大学;2007年
6 周浩;南京长江三桥桥塔钢—混结合段剪力键选型试验研究[D];西南交通大学;2005年
7 汤丽君;支盘桩重复荷载作用下的工程性状研究[D];浙江工业大学;2007年
8 黄小飞;特厚表土层冻结井壁的受力机理及设计理论研究[D];安徽理工大学;2006年
9 孟勇;大型上承式桁架拱渡槽的模型试验及三维有限元分析[D];武汉大学;2005年
10 张洪金;混凝土自锚式悬索桥的力学性能分析与试验研究[D];大连理工大学;2004年
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