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《中国地震局工程力学研究所》 2010年
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柔性基础下水泥土桩复合地基力学性状研究

陈甦  
【摘要】: 水泥土桩桩体材料强度是其加固处理软基效果的重要影响因素之一,也是其施工质量的重要评判指标之一。工程实践中,桩体强度常采用钻芯取样并进行室内抗压强度试验来确定。由于钻芯取样得到的水泥土桩芯样为圆柱体,而确定水泥土设计强度时所用试件形状一般为立方体,两者在形状与尺寸上均存在较大差异,这样就造成了用一种条件下的试件实际强度去检验、评判另一种条件下的试件设计强度,其可比性就差,严格来讲由于前提条件不一致而没有可比性。 由于基础刚度的不同,刚性基础与柔性基础下水泥土桩复合地基力学性状存在较大差异。现有刚性基础下水泥土桩复合地基力学性状的研究成果,并不适用于柔性基础下水泥土桩复合地基,而对柔性基础下水泥土桩复合地基力学性状尚缺乏深刻的认识。 本文对水泥土强度的试件形状、尺寸和边界约束效应进行了室内试验研究和理论推导分析;从理论推导、有限元分析以及室内外试验与测试等不同的方面,对柔性基础下水泥土桩复合地基桩身轴力与桩侧阻力传递规律、桩土应力比与沉降计算方法以及各自的影响因素进行了系统的探讨研究。 (1)较为全面、系统地总结了水泥土桩复合地基在水泥土材料性能、水泥土桩竖向荷载传递规律和破坏模式以及临界桩长、桩土应力比与褥垫层、复合地基承载力与沉降等方面的研究成果。 (2)对水泥土强度的试件形状、尺寸以及边界约束效应进行了室内试验和理论计算,对比分析了试验与理论计算结果,讨论了产生水泥土强度的试件形状、尺寸以及边界约束效应的原因。 (3)对于柔性基础下水泥土桩复合地基,提出了改进的复合地基桩间土竖向位移模式。位移模式充分考虑了桩土相互作用、桩间土竖向与径向位移、桩土侧面产生相对滑移以及桩侧产生负摩阻力等特点。 (4)根据改进的复合地基桩间土竖向位移模式和弹性力学基本原理,推导了桩体沉降、桩间土沉降、桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩土应力比的理论计算公式。建议桩土单元体范围内的桩间土平均沉降值作为复合地基沉降值。 (5)采用ABAQUS有限元软件,计算分析了基础刚度、荷载大小、桩体模量、桩体长度、桩间距以及加固区与下卧层土体模量等对复合地基沉降的影响。 (6)对水泥土桩芯样强度、柔性基础下水泥土桩复合地基沉降以及桩土应力比等进行了室内试验和现场实测。根据室内试验和现场实测资料,分析了水泥土芯样强度特点,推算了复合地基最终沉降量,获得了桩土应力比理论计算公式中的两个待定参数。 (7)对桩身轴力、桩侧摩阻力进行了有限元计算,并与理论计算结果作了对比分析。 (8)对柔性基础下水泥土桩复合地基沉降进行了有限元计算。对复合地基沉降的理论计算结果、有限元计算结果以及现场实测结果作了比较分析。
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU473.1

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