基于粉喷桩复合地基桩侧摩阻力强化效应有限元分析

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1、河北工程大学硕士学位论文粉喷桩复合地基桩侧摩阻力强化效应有限元分析姓名：郭永发申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：杜海金20070501摘要摘要工程实践表明，在粉喷桩复合地基中，桩土相互作用过程存在桩侧摩阻力在桩端附近强化的现象，但强化机理尚不明确。本文运用2D-σ有限元软件，根据复合地基和有限元有关理论，建立有限元分析模型，对粉喷桩桩侧摩阻力强化效应进行了分析研究，具体内容如下：1）简述了粉喷桩复合地基的发展历史及功能特点，总结了侧摩阻力强化效应目前的研究现状和目前已存在的强化效应作用机理。2）阐述了有限元基本原理，以一个工程实例的实测资料为基础，运用2D-σ有

2、限元分析软件，对粉喷桩承载特性进行模拟计算，得到桩顶载荷与沉降变化规律，与实测数值较为吻合，验证了计算模型及所选参数的正确性。3）用有限元法探讨了粉喷桩承载特性，揭示了桩身轴向应力传递、侧摩阻力等沿桩身变化规律。初步定量分析了桩侧摩阻力强化效应与桩顶荷载、桩端土压缩模量、桩长、桩身压缩模量和桩端进入持力层深度等影响因素的关系，定性分析了强化效应与地下水、桩身质量、桩土间摩擦系数、侧向土压力系数及地表附加应力的关系。研究结果认为:桩端土压缩模量大于9MPa时，在桩端以上2~5倍桩径范围内，桩侧摩阻力增大约20~130%，桩越短，增大的幅度越高。该结论对复合地基的设计具有指

3、导意义。4）将所得研究成果应用在邯郸某危房重建工程设计中。考虑桩侧摩阻力的强化效应，对桩端附近强化效应作用范围内侧摩阻力乘以相应的强化系数，对工程进行设计。载荷试验结果显示，所取的强化效应作用范围及强化效应作用系数的取值能满足工程要求，充分挖掘了粉喷桩的承载能力，收到了较好的工程效益。关键词：粉喷桩复合地基；有限元法；侧摩阻力；强化效应；成果应用IAbstractAbstractEngineeringpracticeshowsthat，thesidefrictionofpilewillbestrengthenedwhenthepileinteractwiththesoi

4、linthedryjetmixing(DJM)pilecompoundfoundation,howeverthestrengtheningmechanismhasnotbeconfirmed.Inthispaper,thestrengtheningeffectmechanismandbearingcapacitypropertyofDJMpileareanalyzedbythe2D-σfiniteelementsoftware.Thespecificcontentsareasfollows.1)ThehistoryandfunctionofDJMpilecomposit

5、efoundationarebrieflyintroduced,andtheresearchsituationofstrengtheningeffectisgeneralized.2)Thebasalprincipleoffiniteelementmethodisgiven.AmodelbasedonsomeprojectinHanDancitywhichiscreatedby2D-σsoftwareisusedtoanalyzetheinteractionofpile-soil.Theload-settlementcurvegainedfromthemodelisco

6、nsistentwiththefielddatathenthevalidityofthemodelandthecalculationparametersareconfirmed.3)ThisarticlestudyonthebearingcapacitypropertyofDJMpile,explorethestrengtheningmechanism,disclosethelawofthepilebodyaxialstresstransferandsidefrictionresistancedistributionalongthepilebodyandsoonanda

7、nalyzetherelationshipbetweenthestrengtheningeffectandthepilebodystrength,pilelength,compressionmodulusoftheearthatthepiletipandtheloadonthetopofthepile.Theresultsshowthatthefrictionresistancewillincreaseabout20%-130%inside2-5timesdiameterofabovethetipofthepilewhenthevalue