浅谈桥台桩负摩阻力现场试验及有限元分析

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1、河海大学硕士学位论文桥台桩负摩阻力现场试验及有限元分析姓名：王波申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王保田20060601摘要桩基负摩阻力是工程建设中常见的问题，国内外相关的研究也逐步展开，在负摩阻力的理论训‘算、模型试验及现场试验方面都取得了很大的进展，但研究多集中在主动桩及大面积堆载形成的桩基负摩阻力上，对被动桩及不剐称堆载形成的桩基负摩阻力问题的研究则很少。对于高速公路桥台桩基来说，其填土施工期承受的竖向荷载主要为路堤填土引起的负摩阻力作用，为典型的被动桩问题，而且桥台后填土对桩基而言为不对称堆载。迄今为J七

2、，对这一问题研究仍不够深入。本文在前人工作的基础上，结合宁淮高速公路桥台桩负摩阻力现场试验及有限元数值计算工作，对桥台桩负摩阻力问题进行了研究，主要的工作和成果如下：11在宁淮高速公路某桥台桩进行了现场试验，在桩身埋设钢筋计，测试桩身轴力，并计算得到桩侧摩阻力和桩身弯矩：分析了桩身轴力、弯矩及桩侧摩阻力随填土高度的变化规律、沿桩身深度的分柑规律；分析了桥台后堆载预压对桩身轴力、弯矩及桩侧摩阻力的影响；2)试验得到中性点深度比约为O．34，并指出对桥台桩采用规范法估算中性点深度偏大；指出最终的中性点深度与桥台后填土高度关系

3、不大，并对其原因作了分析；靠桩端附近表现出桩侧摩阻力的增强效应，桩侧摩阻力得到提高。3)以现场试验的桥台桩为原型，利川PlaXis程序建立了有限元平面应变分析模型，采用有限元数值方法对桥台桩负摩阻力问题进行了模拟计算研究：模拟了现场施工的过程，考虑桥台后填土高度增加的影响、地基土固结沉降的影响以及堆载预压过程的影响，对桥台桩负摩阻力的变化和分柿规律进行了研究；对路堤施工完成后架设桥梁梁板的合适时机作了预测；对桩顶荷载大小的影响进行了研究。4、对现场试验与有限元模拟的成果进行了对比分析，并对得出的中性点深度相差较大的原因作

4、了分析。本文最后对桥台后填土产生负摩阻力时桥台桩的承载力问题进行了探讨，并基于研究结果对桥台桩基负摩阻力消减措施提出了建议。关键词：桥台桩现场试验堆载预压负摩阻力中性点有限元数值模拟桩基负摩阻力是工程建设中常见的问题，国内外相关的研究也逐步展开，在负摩阻力的理论训‘算、模型试验及现场试验方面都取得了很大的进展，但研究多集中在主动桩及大面积堆载形成的桩基负摩阻力上，对被动桩及不剐称堆载形成的桩基负摩阻力问题的研究则很少。对于高速公路桥台桩基来说，其填土施工期承受的竖向荷载主要为路堤填土引起的负摩阻力作用，为典型的被动桩问题

5、，而且桥台后填土对桩基而言为不对称堆载。迄今为J七，对这一问题研究仍不够深入。本文在前人工作的基础上，结合宁淮高速公路桥台桩负摩阻力现场试验及有限元数值计算工作，对桥台桩负摩阻力问题进行了研究，主要的工作和成果如下：11在宁淮高速公路某桥台桩进行了现场试验，在桩身埋设钢筋计，测试桩身轴力，并计算得到桩侧摩阻力和桩身弯矩：分析了桩身轴力、弯矩及桩侧摩阻力随填土高度的变化规律、沿桩身深度的分柑规律；分析了桥台后堆载预压对桩身轴力、弯矩及桩侧摩阻力的影响；2)试验得到中性点深度比约为O．34，并指出对桥台桩采用规范法估算中性点

6、深度偏大；指出最终的中性点深度与桥台后填土高度关系不大，并对其原因作了分析；靠桩端附近表现出桩侧摩阻力的增强效应，桩侧摩阻力得到提高。3)以现场试验的桥台桩为原型，利川Pl§莹is程序建立了有限元平面应变分析模型，采用有限元数值方法对桥台桩负摩阻力问题进行了模拟计算研究：模拟了现场施工的过程，考虑桥台后填土高度增加的影响、地基土固结沉降的影响以及堆载预压过程的影响，对桥台桩负摩阻力的变化和分柿规律进行了研究；对路堤施工完成后架设桥梁梁板的合适时机作了预测；对桩顶荷载大小的影响进行了研究。4、对现场试验与有限元模拟的成果进

7、行了对比分析，并对得出的中性点深度相差较大的原因作了分析。本文最后对桥台后填土产生负摩阻力时桥台桩的承载力问题进行了探讨，并基于研究结果对桥台桩基负摩阻力消减措施提出了建议。关键词：桥台桩现场试验堆载预压负摩阻力中性点有限元数值模拟ABSTRACTNegativeskinfrictionofpileisafamiliarprobleminengineerIng．A10tofresearchresulthavebeencarriedout011thisproble札Ithasmadeconsiderabieprogress

8、fortheoreticalresearch，modelexpe“mentandsitetestonnegativeskinfrictiOnofpile．ButmostoftheresearchesconcentratedonactiVepiIeswhichthenegativeskinfrictionisprodu