考虑沉桩挤土效应的单桩极限承载力研究

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1、河海大学硕士学位论文考虑沉桩挤土效应的单桩极限承载力研究姓名：陈海丰申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：施建勇20050401摘要目前，国内外对静压桩的研究主要集中在压桩机械的开发、沉桩阻力与沉桩的可能性、沉桩力和承载力关系等方面，对静压桩的挤土效应以及由于挤土效应引起的桩基极限承载力随时间改变的时效特性的研究进展不大，本文重点做了以下研究工作。1、运用英国剑桥大学编制的Crisp程序，对饱和砂土中的沉桩效应进行了有限元分析。对桩周土采用线弹性、理想弹塑性两种本构关系，以及圆柱孔扩张理论的应力边界条件法、圆柱孑L扩张理论的位移边界条件法两种沉桩过程模拟方式分别进行组合计算，并对其中三种计

2、算组合(线弹性，E不随深度变化，圆柱孔扩张理论的应力边界条件法；线弹性，E随深度线性增加，圆柱孔扩张理论的位移边界条件法；理想弹塑性，E、Cu随深度线性增加，圆柱孔扩张理论的位移边界条件法)所得出的超孔隙水压力、径向有效应力增量、地面隆起以及桩周土径向位移等沉桩效应的差异进行讨论，得出较适合于饱和砂土的本构关系和沉桩过程模拟方式。2、运用GDS应力路径三轴测试系统进行了饱和砂土的三轴试验。在GDS三轴仪上模拟沉桩后桩侧土的应力状态，使试样固结：在保持径向应力不变的条件下增加轴向应力使之剪切，直至破坏。根据试验结果求出砂土的G、E、f，、口和相对密实度D．，这些参数即为桩周土固结完成后的参数。分

3、析这些参数在径向和轴向上的分布。3、对荷载传递法进行改进，求解单桩的极限承载力。在剪切位移法和传递矩阵法的基础上，根据分层分析原理，推导出可以考虑桩周土参数在径向上逐渐衰减的多层地基中桩的荷载传递矩阵：根据桩周土对桩体的拖曳作用和逐层破坏所处的不同状态，把试桩过程分为五个阶段，分别分析各个阶段桩顶的荷载和沉降关系，作出桩顶的JP—S曲线，得出桩体极限承载力。4、计算出了不考虑桩侧土性质改变所得出的极限承载力以及沉桩完成时(即桩侧土固结前)的极限承载力，把它们和固结后的极限承载力一起进行两两比较，分析了沉桩的挤土效应、桩对土的挤压破坏作用和桩侧土的固结作用分别对极限承载力值的影响。关键词：挤土效

4、应；有限元分析：圆柱孔扩张理论；GDS三轴试验；荷载传递法；单桩极限承载力ABSTRACTAtpresent，researchesonstaticpilearemainlyfocusedonmachinesforpile’compaction，piledrivingresistanceandfeasibility,relationbetweenpiledrivingforceandbeatingcapacity．Therearefewimprovementsintheeffectofsoilcompactionduringpiledrivingofstaticpileandultimateca

5、rryingcapacityofsinglepileincreasingwithtimepassingwhichisinducedbytheeffectofsoilcompactionduringpiledriving．Onthebasisofthis，followingresearchismainlycarriedOUtinthispaper．Firstly,afiniteelementanalysisonpile-driveninfluenceinsaturatedsandsiscarriedoutinthispaperwithCrispprogramcompiledbyCambridge

6、University．Twoconstitutiverelations(1inearelasticmodelandidealelastic·plasticmodel)andtWOpile—drivenprocess’Ssimulationmodes(stressboundaryconditionsmethodofcylindricalcavityexpansiontheory,displacementboundaryconditionsmethodofcylindricalcavityexpansiontheory)areadoptedandcombinedrespectivelytOcomp

7、ute．Moreover，thispaperdiscussesthedifferencesofpile—driveninfluencesuchasexcessporewaterpressure，incrementofradialeffectivestress，landupheavalandradialdisplacementofsandsaroundthepile，whicharecausedby