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《兰州理工大学》 2018年
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消除负摩阻力扩体挤密桩的提出及力学特性分析

裴美娟  
【摘要】:本文提出的扩体挤密桩是一种新型桩结构,主要用于解决湿陷性黄土地区等不良土质地区由于负摩阻力引起的桩体破坏、地基不均匀沉降等工程问题。该新型结构将套管法和支盘技术相结合,利用套管消除负摩阻力、扩体装置扩张形成支盘并和周围土体协同承力,以对湿陷性黄土地区等不良土质地区的基础工程进行综合治理。本文采用理论分析和数值模拟两种方法对扩体挤密桩的挤土效应、承载特性以及荷载传递特性进行详细分析,具体研究内容和结论如下:(1)通过对扩体挤密桩的结构构成、施工工艺和结构特性进行详细介绍,对其工作机理及作用效果进行详细分析,得出根据扩体装置周围土体的应力分布状态,扩体装置对土体的挤密作用可分为塑性变形区和弹性变形区。(2)根据扩体挤密桩的结构特性,建立扩体装置扩张的菱形孔扩张模型,采用弹性力学复变函数方法,求解了扩体装置扩张的弹塑性解及极限扩张角;推导出该新型桩的单桩极限承载力计算公式。(3)结合具体算例,对相同工况下桩长和桩径均相同的普通直桩、套管桩和扩体挤密桩的承载力进行对比验证,结果表明该新型扩体挤密桩消除负摩阻力效果良好,提高承载力作用显著。(4)利用有限元软件ADINA建立扩体挤密桩模型以对其挤土效应、承载特性和荷载传递特性进行分析,并对其弹性扩张解进行验证。结果表明:扩体装置对土体的影响范围约为扩体装置扩开宽度的3~2倍;与普通直桩相比,扩体挤密桩的P-S曲线没有沉降骤增段,承担荷载能力良好;扩体挤密桩受力机制科学合理,各扩体装置承力时具有一定的顺序效应和时间效应,其承力能力与周围土体的性质有关;数值模拟与理论计算两种方法得到的弹性扩张应力和位移的分布规律基本一致,验证了提出的菱形孔扩张模型及扩体装置挤土效应分析方法的合理性。(5)利用有限元软件ADINA建立普通直桩对比模型,以和扩体挤密桩的承载特性进行对比验证。结果表明:相同工况下,桩长和桩径相同的普通直桩和扩体挤密桩的单桩极限承载力数值模拟值与理论计算值基本吻合,验证了扩体挤密桩单桩承载力计算公式的合理性。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU473.1

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【参考文献】
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