砼芯RCS桩复合地基的承载性能研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文砼芯RCS桩复合地基的承载性能研究作者姓名：张超凡入学年份：2013年9月指导教师：王凤池教授学科领域：建筑与土木工程申请学位：工程硕士所在单位：土木工程学院论文提交日期：2015年12月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：赵文答辩委员会组成：赵文赵俭斌王宁伟于丹郭超论文评阅人：张国联刘莉研究生学位论文摘要I摘要砼芯水泥土桩复合地基是指先在地下形成水泥土搅拌桩，接着利用特定的压桩机械将混凝土芯桩植入到地下水泥土桩中，然后由芯桩（混凝土桩）、水泥

2、土桩和桩周土体共同承担上部结构传递荷载的一种新型复合材料组合桩复合地基。这种桩基的优点是芯材的加入使其整体在桩顶沉降、承载性能和制作成本等方面得到了明显的改善。虽然砼芯水泥土桩复合地基蕴含着很多优点，但其依然会受到外芯桩材料，即水泥土材料本身的限制而暴露出一些问题，如在实际工程中，由于水泥土桩桩身脆性性质强而过早发生脆性破坏使得内芯混凝土桩的能力没有充分发挥，水泥土桩受到地下水中侵蚀性离子的影响而使得使用寿命严重缩短等问题，所以针对这些问题，我们将橡胶粉材料加入到水泥土中形成橡胶水泥土(RubberiredCementSoil)，简称为R

3、CS，也就是由水、水泥、土和橡胶粉组成的新型复合水泥土材料。最后将新型复合水泥土材料作为外芯桩融合到传统的砼芯水泥土组合桩中去就形成了砼芯橡胶水泥土桩，即砼芯RCS桩。本文在前人研究的基础上对砼芯RCS桩进行了理论公式分析并通过ABAQUS有限元模拟对其内、外芯桩的芯长比、芯桩面积比以及外芯水泥土桩的橡胶粉掺量等参数进行分析研究，以观察它们对组合桩基承载性能的影响，得出如下成果和结论：（1）通过ABAQUS数值模拟对砼芯RCS桩复合地基的荷载分担情况和内、外芯应力以及桩土摩擦阻力随荷载的变化情况进行了研究。（2）分别改变砼芯RCS桩的芯长

4、比和芯桩面积比，观察它们的变化对组合桩基P—S曲线、桩身应力以及桩侧摩阻力的变化，得到了砼芯RCS桩的承载能力并不会随着其芯长比和芯桩面积比的增加而无限增大，它们均存在一个最优值，超过这个值后，芯长比和芯桩面积比的增加将对砼芯RCS桩承载力的增长影响不大的结论。（3）比较不同桩身材料桩的承载性能发现砼芯RCS桩的承载能力远大于水泥土桩略小于混凝土桩，结合理论分析说明砼芯RCS桩即拥有可靠的承载性能还兼顾良好的制作成本。（4）比较不同橡胶粉掺入量对砼芯RCS桩复合地基承载性能的影响，发现橡胶粉掺量的增加提高了桩体的变形能力，调节了内外芯应力

5、比，使得桩体各组成部分的性能能够更好发挥。（5）根据土体支撑理论对砼芯RCS桩的承载力计算进行了分析，根据修正的剪切位移法和荷载传递法对砼芯RCS桩桩体沉降的计算方法进行了分析。II摘要硕士研究生学位论文关键词：砼芯水泥土桩；橡胶水泥土；承载力计算；有限元分析；共同作用硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractThecompositefoundationwithreinforcedmixingpileisreferstothesubstancethatfirstlyformingcement-soilmixingpileun

6、dertheground,secondlyusingthespecialmechanicaluimplantcorepileinthecement-soilmixingpile,thecorepileisgenerallyconcretepile,finallythecorepile(concretepile),thecement-soilpileandthesoilaroundthepilebeartheloadthattransferedbysuperstructuretogether.Theadvantageofthiskindof

7、pilefoundationisthattheseaspectsareimprovedincludepiletopsettlement,bearingperformanceandmanufacturecostbecauseofthecorepileimplanted.Althoughthereinforcedmixingpilehavealotofadvantages,italsobeaffectedbythematerialpropertyofcementsoil.Forexample,theconcretepileinthereinf

8、orcedmixingpiledon’tgivefullpalytoitsfunction,becausethebrittleofthecement-soilpileinreinforcedm