变截面工字型桩承载特性研究

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1、？单位代瑪１０４７５．．．？学号１０４７５３１２０７３７分类号ＴＵ４７３．１皆藻义聲＇硕±学位论义？变截面工字型植承载特性硏究－Ｗ■学科、专业结构王程－研究方向：地下结构申请学位类别；工学硕±？：马金栋．申请人＾指导教师孔德志教授张建伟副教授二〇—五年六月RESEARCHONBEARINGCHARACTERISTICSOFH-SECTIONOFVARIABLECROSSSHAPEDPILEADisse

2、rtationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByMaJindongSupervisor:Prof.KongDezhiProf.ZhangJanweiMay,2015关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。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完成的，对所

3、研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人（学位论文作者）签名：201年月日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求

4、，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文（纸质文本和电子文本）以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文（纸质文本和电子文本）。（涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书）学位获得者（学位论文作者）签名：201年月日学位论文指导教师签名：201年月日摘要实际工程中，绝大多数基桩均处于复合受力状态，一方面承受上部结构竖向荷载，另一方面承受较为显著的横向荷载作用。不可

5、预见的地震作用产生的瞬时水平力，如正常使用状态下交通工具的制动力。桥梁基桩工程中风、波浪、潮水均会产生水平力和弯矩；而高层建筑、桥梁、海上石油平台以及深基坑支护等工程桩基设计中这些荷载作用均不能忽视。为满足基桩复合承载特性要求，本文提出变截面工字型桩新桩型。目前国内外对变截面工字型桩的理论及试验研究均较少。为完善变截面工字型桩理论及试验研究，以及该桩型大规模的推广应用，文章基于室内缩尺模型试验和ABAQUS有限元分析，对变截面工字型桩单桩及群桩承载特性进行了深入的探讨和分析，主要的内容有：（1）运用室内缩

6、尺模型试验方法，进行室内变截面工字型单桩竖向静载荷试验承载特性研究，在缩尺模型试验的基础上利用大型通用有限元软件ABAQUS对缩尺模型试验进行数值模拟分析，并将数值分析结果与缩尺模型试验结果进行对比，得出变截面工字型桩具备较高的竖向承载特性。此外分析了桩身轴力分布曲线以及桩侧摩阻力分布曲线。再此基础上提出了变截面工字型单桩抗压承载力经验公式。并确定变截面工字型桩有效桩长。（2）利用单向循环加载法进行变截面工字型单桩水平静载荷试验，分别对垂直翼缘方向和垂直腹板方向进行试验研究，对比竖向荷载作用下数值分析与试

7、验Q-S曲线结果，确定模型参数有效性的基础上，依靠ABAQUS对不同方向单桩水平试验进行1/2模型三维模拟分析，分析了桩顶位移、桩身弯矩、受力桩前侧土压力，土体隆起规律等多个工作性状方面。结果表明：变截面工字型桩在垂直翼缘方向具备更好的水平承载能力。（3）依托前期试验及数值模拟积累的参数进行工字型群桩承载性能研究，依靠1/4模型模拟九桩承台桩基研究其竖向承载特性。分析不同位置基桩轴力、侧摩阻力分布规律、变截面工字型群桩最佳桩间距、荷载-位移响应、群桩和承台的荷载分担、桩间土位移云图分析得出以下结果：1、群

8、桩荷载超出1.109kN后，由于群桩作用上部桩间土夹持作用开始逐渐减小，上部桩侧摩阻力则逐渐增大,下部桩侧摩阻力基本没有改变，这就表明不同位置的基桩桩侧摩阻力影响范围是存在差异的。2、当承台沉降量超过4%倍桩头截面长度后，出现承台下土体荷载分担比逐渐增大，I群桩荷载分担比减小的趋势，最后荷载分担比例趋于平稳。3、数值结果表明由于承台、土、群桩复杂的相互作用造成不同位置桩顶荷载分配不均的结果，当荷载较小时，呈现出中心桩荷载大于边