基于抗拔桩承载机理的三维有限元研究

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1、南京理工大学硕士学位论文抗拔桩承载机理的三维有限元研究姓名：杨爱国申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：章杨松20070601碘士论又抗拔桩承载机理的三维有限元研究摘要抗拔桩是抗拔基础的主要结构形式。目前，相比抗压桩，抗拔桩的研究较少，且主要集中在承载力上，对变形的研究更少。而且抗拔桩承载力的计算方法依然偏于保守，对抗拔桩承载机理还不甚明确。本文主要围绕抗拔桩的承载力、变形、侧摩擦力发挥机理等方面进行研究。本文首先介绍了抗拔桩的破坏模式，并在此基础上分析等截面抗拔单桩的破坏模式和单桩极限承载

2、力计算。由于破坏面有多种，为了便于确定承载力，介绍一种极限计算方法。扩底抗拔单桩的扩大头作用非常明显，能够极大地提高桩体的抗拔承载力，扩大头提供的承载力占总的上拔承载力的比重较大；扩底抗拔桩不但极限承载力有较大幅度的提高，同时也能大大改善桩的上拔性能，因此目前发展相当迅速。桩体变形对工程而言相当重要，分析研究了几种常用的变形计算方法，并对其进行了比较。对抗拔桩承载力和位移预测有灰色系统理论和函数模型外推法；函数模型外推法又包括指数函数、幂函数、双曲线函数。从预测极限荷载来说，指数函数的效果最好。

3、本文采用三维有限元法，在桩土界面处设置面面接触单元，考虑摩阻力作用，土体本构模型采用Mohr-Coulomb模型，模拟抗拔桩的承载性状。首先根据工程实例，进行建模。对比有限元计算结果和实际结果，表明符合较好，说明用ADINA建立的模型能比较好地反映抗拔桩的实际作用。粘性土、砂土中计算表明等截面抗拔桩在上拔荷载下，上部土体发挥摩阻力较早，一r部较迟，存在“滞后”效应，并且侧摩阻力还存在退化效应。钢筋上部受力较大，下部较小，因此配置钢筋时，可以加大上部钢筋，减少下部钢筋。嵌岩等截面抗拔桩在上拔荷载作

4、用下，摩阻力首先发挥于桩上部，逐渐向下发挥，随着荷载的增大，土层侧摩阻力达到极限，嵌岩部分阻力起到主要作用，其摩阻力很大。关键词：抗拔桩承载力变形摩阻力机理有限元接触面硕士论文抗拔桩承载机理的三维有限元研究ABAI]}tACTUpliftpilesarethemainstyleofupliftfoundations．Comparedwi血researchesoncompressivepiles，researchesonupliftpilesaredeficientandmainfocusonth

5、ecapacitybutnotthedeformation．Nevertheless，itlackstofulfillcalculatingthetruecapacityofupliftpiles．Themechanismofcapacitymobilizationoftensilepilesremainsapuzzle．ThisthesisGal-riesoutsomestudiesconccnlxatingonutmostbearingcapacity,deformationandtheme

6、chanismofsidefi'ictiomThemaincontentsandconclusionsareabstractedasfolows．Failuremodesofthetensionpilesaleintroducedfirst．Basedonthefailuremodes．theutmoatbearingcapacitycalcllla虹onsoftheengineeringpracticedata,onemethodtocalculatingutmostsin百e·pilebea

7、ringcapacityisprovidedaftersimulatingtheaniform-seetionpilesidefriction．Thereareseveralfailuremodesofthesingletensionpile．Sotheutmostbearingcapacitycanbecalculatedontheutmostcalculationmethod．Afunctionofextensionofsin百ebottompileisveryobviously,Callr

8、aisetheutmostbearingcapacitybiggest．Theutmostbearingcapacitythatitprovidehasthegreatlypercentofthetotal．Theexpandingbottompileisnotonlyimprovetheultimatebearingresistance，butalsoimprovethepileantipullingfunction．Theusageoftheexpandingbottomtensionpil