浅论大直径桩竖向荷载作用下承载性能理论分析

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1、南京工业大学硕士学位论文大直径桩竖向荷载作用下承载性能理论分析姓名：贺嘉申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：陈国兴20060501摘要随着我国经济的高速发展，在长三角等沿海地区出现了大量中、高层建筑及大跨度桥梁，使具有较大单桩承载力的大直径桩的使用变得普遍。但对于该类型桩的荷载传递机理，到目前为止还不是很清楚，至今仍没有合理的计算方法。现行规范的设计方法不能充分反映大直径桩的承载变形机理，理论与实际之间存在着矛盾，因此，开展大直径桩承载性能研究不仅是桩基理论自身发展的需要，更是工程界的迫切要求。首先，本文总结了大直径桩承载力的确定方法及其各自的优缺点，讨论了

2、大直径桩的工作性能及单桩荷载传递机理。其次，将大直径单桩竖向荷载作用下的三维有限元计算简化为轴对称问题，选取1/4桩体进行分析，桩体采用弹性模型，土体采用弹塑性模型，桩-土接触面采用主从接触面模型；为了保证扩展Drucker-Prager屈服面在向Mohr-Coulomb屈服面逼近时保持外凸，土体选用扩展Drucker-Prager模型时需满足内摩擦角οοϕ≤22，如土体内摩擦角ϕ>22，则采用Mohr-Coulomb模型进行建模分析，算例分析表明，该方法对大直径桩承载变形分析是有效的。第三，对均质土、一般成层土及嵌岩情况下的大直径桩承载性能进行了三维数值模拟。主

3、要分析了三种情况下大直径桩荷载-沉降关系曲线、桩侧摩阻力的发挥、桩身轴力的传递及桩身位移的变化；同时，还对影响桩顶荷载沉降关系的各个因素，包括桩长、桩径、桩身模量、桩侧土模量、桩端土模量、嵌入基岩模量及嵌岩深度等进行了讨论，得到了一些有益的结论。关键词：大直径桩承载性能荷载-沉降关系有限单元法三维数值模拟IABSTRACTAlongwiththeeconomicrapiddevelopmentofourcountry,theappearanceofmoderate-highorhighbuildingsandlarge-spanbridgesmaketheuseo

4、flargediameterpilefoundationwhichhastheadvantageofhighbearingcapacitypopular.Buttheloadtransfermechanismofthistypeofpileisnotdistinct.Bynow,thereisnomethodwhichagreewithpracticalsituation.Thedesignmethodoflargediameterpileintheapplicablecodesandstandardscannotreflectthemechanismofload

5、-bearinganddeformation.Therefore,thestudyontheload-bearingpropertiesofthelargediameterpileisimportanttomeettherequirementsofthetheoryandthereality.Atfirst,themethods,whichhavebeenusedtodecidethebearingcapacityoflargediameterpile,andtheirrespectiveadvantagesanddisadvantagesaresummarize

6、d,andthebearingbehavioroflargediameterpileandloadtransfermechanismofsinglepilearediscussedinthispaper.Inthenextplace,forthethreedimensionfiniteelementcalculationofthesinglelargediameterpileundertheverticalload,itcanbesimplifiedtotheaxisymmetricproblems.Thequarterofthepilehasbeenchosen

7、toanalyze.Theelasticconstitutivemodelandtheelasto-plasticconstitutivemodelshavebeenadoptedtosimulatethepileandsoilsrespectively.Andithasbeenadoptedthemaster-slavecontactsurfacemodelwhensimulatingthecontactbehaviorbetweenthepileandsoils.Thereinto,toassuretheshapeoftheextendedDrucker-Pr

8、agery