单桩负摩阻力形成机理分析及单桩竖向承载力计算 (1)

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1、FormingMechanismAnalysisofNegativeFrictionResistanceofSinglePileandVerticalBearingCapacityCalculationCandidateTangYangSupervisorProfessorLiuZhongCollegeCollegeofCivilEngineeringandMechanicsProgramInteractionbetweenSoilandStructureSpecializationStructuralEnginee

2、ringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateApril,2013湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了本文特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在本文以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使

3、用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日湘潭大学工学硕士论文摘要受竖向荷载作用的桩基础在穿过欠固结软弱土层、或者桩基础周围大面积填土和地下水位下降等原因，将造成土体沉降。当土体的竖向位移值大于桩基础的竖向位移值时，桩侧将产生负摩阻力。在整个受荷过程中，由于受桩侧负摩

4、阻力的影响，单桩的桩身轴力和下拽力、中性点位置等，均随着竖向荷载的变化而发生改变。国内外学者针对桩基负摩阻力问题进行了大量试验、理论和数值模拟研究，然而，由于桩-土间相互作用的复杂性以及形成桩基负摩阻力原因的多样性，仍存在一些问题需要进一步研究。本文针对竖向荷载作用下的单桩力学特性问题，建立了考虑负摩阻力影响的、分析单桩力学特性的三维有限元数值分析模型；提出了采用双折线硬化传递函数模型计算单桩负摩阻力的力学模型；讨论了考虑负摩阻力影响的单桩竖向承载力计算方法。主要研究内容如下：1、本文根据前人的研究成果，探讨了单桩负

5、摩阻力的形成机理、产生的条件及危害，总结了工程应用中常用的减小桩基负摩阻力措施，概述了桩基负摩阻力特性研究的国内外现状，归纳了实际工程中目前仍存在的一些问题，从而提出本文研究目的和意义。2、针对地面堆载和桩顶竖向荷载作用下的单桩，本文利用ANSYS有限元分析软件，建立了考虑负摩阻力影响的、分析单桩力学特性的三维有限元数值分析模型，并将数值计算结果与试验结果进行了对比，验证了数值模型计算的可行性。利用该数值模型，进行了考虑负摩阻力影响的、单桩力学特性的参数分析，分别研究了桩顶竖向荷载、地面堆载、加载次序以及桩-土界面摩

6、擦系数等参数，对单桩力学特性效的影响。3、针对桩顶竖向荷载作用下的单桩，在考虑桩侧负摩阻力影响的条件下，本文基于荷载传递法，采用双折线硬化传递函数模型，模拟桩侧摩阻力与桩-土相对位移之间的关系，建立了考虑负摩阻力效应的单桩力学模型，推导了当桩侧和桩端土分别处于不同变形阶段时的单桩负摩阻力值、中性点位置、桩身轴力值以及荷载-沉降关系的解析解。最后，分析了桩顶荷载对考虑负摩阻力影响的单桩荷载传递特性的变化规律。4、阐述了考虑负摩阻力影响的单桩竖向承载力计算方法，讨论了计算单桩负摩阻力值和确定中性点位置的简便方法，归纳了我

7、国规范中有关考虑负摩阻力影响的单桩竖向承载力计算方法。关键词：负摩阻力；有限元；双折线硬化传递函数；中性点；下拽力I单桩负摩阻力形成机理分析及单桩竖向承载力计算AbstractPileunderverticalloadinggoesthroughunconsolidatedsoftsoillayer,largeareaoffilledeartharoundthepileorgroundwaterrecessionwillcausesoilsettlement.Negativefrictionoccurswhenthe

8、verticaldisplacementvalueofsoilishigherthanthatofthepile.Duringthewholeloadingprocess,duetotheimpactofsidenegativefriction,theaxialforce,downdragofsinglepileandthepositionof