项目管理硕士论文润色-《研究探讨第三系泥岩桩端承载力分析模型的机制与原理》

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1、项目管理硕士论文润色:《研究探讨第三系泥岩桩端承载力分析模型的机制与原理》-->项目管理硕士论文润色:《研究探讨第三系泥岩桩端承载力分析模型的机制与原理》[关键词]第三系泥岩；桩端承载力；计算机模拟前言在广西等一些地区,常常将第三系泥岩作为桩端持力层。由于泥岩所具有的一些特殊的物理力学性质,使得其承载力的确定有别于土和硬岩。过去,确定泥岩桩端承载力主要是依据《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)[1]及《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)[2],规范GB7-89根据风化程度的不同给出了软质岩石承载力标准值的经验值,从广西地区的使用情况看,所取经验值与实测值相差较大,有时可差一倍多

2、,而新规范(GB50007-2002)已取消了土(岩)承载力标准值的经验表格,规范JGJ94-94未给出泥岩等软质岩承载力的经验值,所以第三系泥岩桩端承载力的确定问题一直是桩基设计中的一个难题。过去,国内外对泥岩等软岩的地下洞室稳定性做过较多的研究,而对泥岩的承载力问题研究甚少,文献[3,4]对广西的第三系泥岩物理力学特性和浅基承载力做过一些研究,而对泥岩桩端承载力的较系统研究未见报导。本文通过建立桩—土(岩)三维力学模型,采用大型有限元软件ANSYS对该模型进行了大量的模拟计算,分析了泥岩桩端承载力与桩长、桩径、泥岩强度指标及变形模量之间的相互关系。1．计算模型1.1假设条件依据深层平

3、板载荷试验模型,将桩—泥岩(土)力学模型作如下的假设:1)岩土材料均匀,各向同性且选用Drucker-Prager弹塑性本构模型,即岩土材料视为理想弹塑性材料(DP材料)。2)荷载为静力竖向荷载,受力轴对称。3)研究桩端阻力,未考虑桩侧阻力,竖向荷载直接作用于孔底平面。4)桩侧上覆土层简化为一层,性质指标由上覆各土层性质指标按层厚加权平均求得。5)假定桩体刚度远大于泥岩,故桩端竖向位移相同。根据以上假设条件,建立的模型。1.2计算参数确定1.2.1上覆土层参数以广西南宁盆地第三系泥岩为例,其上覆土层一般为第四系松散沉积物,即杂填土→粘土→粉质粘土→粉土→粉细砂→砾砂(圆砾),通过大量收集

4、资料,采用统计方法求出每层土的物理力学性质指标平均值,然后按每层厚进行加权平均,统计出第四系沉积物物理力学性质指标的平均值见表1。1.2.2第三系泥岩参数以广西南宁盆地第三系泥岩为例,通过大量收集资料,绘制参数频率直方图,确定其主要变化范围,最后确定的计算参数取值见表2。1.2.3桩体尺寸参数本次模拟计算中取桩长L=6.0~26.0m,桩径d=0.6~2.0m。2.3桩端极限承载力判定方法根据泥岩的承载性状,本次模拟计算中,极限状态下的端阻力由桩端沉降量来控制,《高层建筑岩土工程勘察规范》(JGJ72-90)规定[5]:沉降值s=(0.005~0.01)d所对应的荷载值P作为墩端土承载力

5、标准;《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)规定[2],一般可取s=40~60mm,对于大直径桩可取s=(0.01~0.06)d所对应的荷载值为极限承载力;DeBeer[6]提出取桩端沉降s=0.025d所对应的荷载作为极限承载力,综合以上研究成果,本次计算取桩端沉降s=0.025d所对应的荷载作为桩端极限承载力。2．计算及结果分析2.1模拟计算安排模拟计算中输入的参数可分为固定参数和变化参数两大类,固定参数为上覆土层参数,泥岩的天然容重与泊松比;变化参数为桩体尺寸、强度指标及变形模量,为了更好地反映多因素及多水平的变化归律,本次模拟计算按正交设计方法进行安排,取5因素9水平进行正交试

6、验(计算),各因素水平取值,按正交表安排的81次试验(计算)。3．计算结果分析81组数据的计算结果见表4,并采用统计软件对正交试验(计算)结果分析进行方差分析,结果表明,各因素(桩长L,桩径d,粘聚力c,内摩擦角φ,变形模量E0)对目标变量PU(桩端极限承载力)的影响显著。再对81组数据运用多元线性回归方法进行分析,提出了PU与L,d,c,φ,E0之间的关系式:PU=3.780L1.5-609.992d+3.629c+65.337φ+12.80E0式中:PU—桩端极限承载力,kPa;L—桩长(埋置深度),m;d—桩径,m;c—地基的粘聚力,kPa;f—地基的内摩擦角;E0—地基的变形模量

7、,MPa。上式也通过了回归模型的显著性检验。4．计算模型的验证本文收集了广西四种工程的泥岩深层平板承载力试验结果,并用这四个工程的有关参数进行有限元分析求出桩端极限承载力,计算值与实测值对比。相对误差均小于9%,有限元法确定的与现场载荷试验确定的相接近,误差均在工程允许范围之内,这说明采用有限元弹塑性模型进行模拟计算是合理的。5．结论本文运用弹塑性有限元法对第三系泥岩桩端承载力分析模型进行了大量的模拟计算,并通过正交试验方法和多元线