钢—土接触面本构模型及其在钢护筒嵌岩桩基承载性状研究中的应用

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1、分类号TU473单位代码10618密级公开学号2120093004硕士学位论文钢-土接触面本构模型及其在钢护筒嵌岩桩基承载性状研究中的应用研究生姓名：卢孝志导师姓名及职称：梁越副教授王俊杰教授申请学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称水利工程论文提交日期2015年4月20日二级学科名称水工结构工程学位答辩日期2015年6月1日2015年6月8日重庆交通大学学位论文原创性声明：，本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下独立进行研究工作斋賓得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己奪发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的

2、个人和集体，均己在文中Ｓ畢确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。。＇ｔ３学位论文作者签名：于《策、日期：之＞年月日重庆交通大学学位论文阪权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并。本人授向国家有关部口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权重庆交通大学可从将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不、复制、发行限于汇编、信息网络

3、传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。＇＇＾秘／？＾学位论文作者签名：子指导教师签名＾＾ｂＳ日期日期；心年月日：么年、月义日口Ｉ主＼（光盘版ＣＮＫＩ系列数本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊）电子杂志社》规定享受相据库中全文发布：±：学位论文全文数据库出版章程，并按《中国优秀博硕关权値。？学位论文作者签名：种更指导教师签名日期：年ｋ月么日日期年１？月《兴文＾ConstitutiveModelofSteel-SoilContactInterfaceanditsApplicationintheBearingBehaviorStudy

4、ofRock-socketedFillingPilewithSteelTubeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LuXiaozhiSupervisor：Prof.LiangYueProf.WangJunjieChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China摘要随着三峡库区港口码头的建设，大直径钢护筒嵌岩桩得到了较为广泛的应用。然而，钢护筒嵌岩桩基面临的接触问题较传统混凝土桩有很大的区别：①钢护筒嵌岩桩与桩周土体的接触问题为钢-土接触，不同于以往大量研究的桩-土接触以及桩-岩接触；②长江

5、上游地区砂岩、泥岩分布广泛，砂泥岩互层的地层较为普遍，钢护筒嵌岩桩回填区上覆土层常为开挖的砂泥岩混合料，其力学性质与传统的砂性土、粘性土相差较大；③长江上游码头回填区覆盖层土体，由于水位变化幅度较大，常年处于饱和-非饱和的循环过程，钢-土接触面力学性质随饱和度的变化规律研究尤其重要。本文设计研制界面剪切仪，研究接触面力学特性；基于试验结果，分析探讨砂泥岩试样颗粒级配、配合比、含水率以及干密度对钢-土接触面力学特性的影响；同时提出符合接触面力学关系的本构模型，给出本构模型的数值模拟实现方法，本构模型的实现方法应用于钢护筒嵌岩桩数值模中，研究钢护筒嵌岩桩承载性状。本文完成的主要工作以及取得的成果

6、如下：（1）设计研制界面剪切仪，进行钢-土接触面直剪试验，设计不同级配、砂泥岩配合比、含水率以及干密度试验，分析研究各因素对接触面力学特性的影响；根据试验数据，给出接触面抗剪强度指标随各影响因素的变化关系；（2）提出接触面修正双曲线本构模型，即当相对剪切位移较小时，剪应力随相对剪切位移的增加呈双曲线增加，当相对剪切位移增加到某一值时，剪应力随相对剪切位移的增加保持不变；给定模型参数的推导过程，得出模型参数的随各影响因素的变化关系；（3）给出接触面修正双曲线模型的数值模拟方法。建立直剪试验有限元模型，将数值模拟结果与试验结果分析比较，确定有限元模型的正确性；通过设置无厚度单元、有厚度单元、不同

7、厚度单元以及常规双曲线与修正双曲线模型的对比分析，确定数值模拟中接触面单元采用有厚度单元且单元厚度d/B为1/10，修正双曲线模型较常规双曲线模型更为合理；（4）基于接触面修正双曲线模型的数值模拟方法，进行钢护筒嵌岩桩承载性状数值模拟。通过设置嵌岩深度3D、4D、5D，研究嵌岩深度对钢护筒嵌岩桩承载性状的影响。将规范中极限承载力计算结果与数值模拟计算结果进行对比分析，验证模型计算的正确性以及提出现有规范中极限