基桩负摩阻力减阻器的设计与摩阻力特性研究

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1、学校代码10530学号201230131813分类号TU753.1密级硕士学位论文基桩负摩阻力减阻器的设计与摩阻力特性研究学位申请人黄俊文指导教师夏力农教授学院名称土木工程与力学学院学科专业结构工程研究方向岩土工程二○一五年五月湘潭大学学位论义原创性声明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。取得的研巧成果除了文中特别加标注引用的内容外，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，均已在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本

2、人承担。，：，＾作者签名日期：苗年ｒ月日（ｊｆ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、使用学位论文的规定，同意学校保留并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。本人授权湘潭大学可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；戸年；月日一一又导师签名４日期：年、月日＾＾Designofanti-frictiondeviceandTheore

3、-ticalStudyontheCharacteristicsofSkinFrictionofpileCandidateHuangJunwenSupervisorProfessorXiaLinongCollegeCollegeofCivilEngineeringandMechanicsProgramStructuralEngineeringSpecializationSoil-structureInteractionDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateAp

4、ril,2015摘要桩周土体沉降产生相对桩向下位移时将对桩产生负摩阻力。目前，对于基桩负摩阻力的性状和机理不是十分完善。在工程实践中的负摩阻力计算，负摩阻力基桩的承载力评价等方面还存在不少问题。因此，负摩阻力导致的建筑物破坏、结构无法正常使用等问题屡见不鲜，造成了不必要的损失和浪费。本文在国内外研究的基础上，基于既可以减小土体沉降、附加荷载等因素对桩产生的负摩阻力，又能避免正摩阻力被削弱的思路，提出了一种负摩阻力减阻器，并进行了一系列的优化；同时，建立减阻器理论计算的数学模型，并结合负摩阻力计算理论，验证了理论研究的可行性；采用有限

5、元软件分析探讨该减阻器对桩的影响。工程中的地质条件往往复杂多变，为了有效排除土层物理性质对有限元分析结果的影响，更好地反映减阻器对桩侧摩阻力的作用。拟将地基土体简化为单一匀质土层和仅含桩侧土和持力层桩端土两层土的概念模型进行计算分析，主要研究工作及成果如下：(1)发明了一种消除基桩负摩阻力的装置，并申请了专利。该专利的有益效果是：在有效削弱负摩阻力的同时，能充分利用桩侧正摩阻力。且结构精简，制作方便，实用性强。(2)首次提出安装减阻器桩负摩阻力理论计算方法。并结合桩周土体固结沉降分析理论，为减阻器的理论研究提供参考。(3)采用数值模

6、拟方法分析安装减阻器桩在各种工况下的工作性状。综合对桩侧堆载、地下水位下降、填土固结三种工况的数值模拟试验数据来看，在桩中采用减阻器能够减小中性点以上土层负摩阻力33.4%～56.3%，同时保留中性点以上土层95.3%～110.0%的正摩阻力；中性点深度较普通桩下移8.3%～30.3%。但多层土中桩侧填土固结条件下，中性点较普通桩上移3.8%；无负摩阻力的条件下，桩顶沉降较普通桩小2.5%～9.8%。而多层土中桩侧堆载条件下，桩顶沉降较普通桩深3.1%、地下水位下降条件下，较普通桩深2.7%。综合分析可知，减阻器对于桩侧正摩阻力的利

7、用效率基本与普通桩持平。当由桩侧堆载、地下水位下降或桩侧填土固结导致负摩阻力产生时，减阻器能够有效隔离其覆盖桩身区域的负摩阻力影响。但中性点基本也会有所下移，减阻器下端局部桩身会受到负摩阻力的影响。整体而言，减阻器对负摩阻力的削弱作用较为明显，对比传统的沥青涂层法有显著的优势。上述研究结果对于消除基桩负摩阻力有一定参考价值。关键词：负摩阻力；减阻器；正摩阻力；计算理论；数值模拟；中性点；静载沉降IAbstractNegativeskinfrictionoccurswhenthepilesundergodisplacementcaus

8、edbythesedimentationofsoil.Currently,studiesregardingthepropertiesandmechanismofnegativeskinfrictionarestillnotcompre