双层地基中受扭单桩承载变形机理研究

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1、学校代号10532学号S150100056分类号TU473密级公开硕士学位论文双层地基中受扭单桩承载变形机理研究学位申请人姓名赵灵杰培养单位土木工程学院导师姓名及职称邹新军副教授学科专业岩土工程研究方向桩基础论文提交日期2018年5月24日学校代号：10532学号：S150100056密级：公开湖南大学硕士学位论文双层地基中受扭单桩承载变形机理研究国家自然科学基金资助项目（51578231&51378197）学位申请人姓名：赵灵杰导师姓名及职称：邹新军副教授培养单位：土木工程学院专业名称：岩土工程论文提交日期：2018年5月24日论文答辩日期：2018年5月27日

2、答辩委员会主席：赵明华教授BearingCapacityandDeformationMechanismStudyofSinglePileunderTorqueinDouble-LayeredSubsoilbyZHAOLingjieB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervis

3、orAssociateProfessorZOUXinjunMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本

4、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I双层地基中受扭单桩承载变形机理研究摘要近年来，随着我国近海资源的大力开发，跨海大桥及海上风力发电塔、海上钻井平台等工程不断涌现，而桩基础由于具有较高的承载力、沉降变形小及施工便捷等诸多优点，在此类工程中得到了广泛应用。但由于这类工程所处的特殊环境，其上部结构时常受到诸如波浪、风、轮船撞击以及上部结构施工等产生的水平荷载作

5、用，且这些水平荷载往往以偏心力的形式作用于桩基础，导致其桩基础除了受到竖向力、水平力及弯矩的作用外，还承受着可能致使基桩破坏的扭矩荷载作用。为此，本文基于已有研究成果并结合国家自然科学基金项目(NO:51578231；NO:51378197)，针对双层地基中受扭单桩承载变形机理进行了理论分析和数值仿真模拟研究，主要工作如下：首先，假定各层地基土的剪切模量沿深度呈非线性变化（幂函数分布），同时认为桩周土体中的塑性区随扭矩增加由地表沿深度逐步开展，并考虑桩-土接触面上的极限摩阻力随深度亦呈幂函数形式的非线性变化，由此建立出桩顶作用扭矩荷载时的桩身扭转控制方程，进而导得求解桩顶

6、及桩身的扭矩与扭转角等理论计算公式。在此基础上，采用MATLAB编制了相应的计算程序，据此完成了参数分析，获得了桩体剪切模量、桩径、土体参数等对桩顶受扭响应的影响规律。其次，基于ABAQUS有限元软件平台，建立了“上硬下软”双层粘性土地基中单桩受扭的3D数值分析模型，通过将模型的计算结果与已有研究成果进行对比分析，验证了所建模型的可靠性，进而讨论了上下层土体强度比、上层土体相对厚度、桩身长径比以及桩底粗糙程度等因素对置于“上硬下软”双层粘土地基中的单桩受扭响应的影响规律。最后，基于数值分析结果，进一步分析了桩身受扭后桩周土体中的应力分布情况，并探讨了单桩的受扭破坏机理，进

7、而通过数据拟合得到了桩顶极限扭转角的简化计算公式，可供工程设计参考。关键词：桩基础；扭矩；双层地基；剪切位移法；数值模拟II硕士学位论文AbstractInrecentyears,withthevigorousdevelopmentofoffshoreresourcesinChina,bridgesacrossocean,offshorewindturbinefoundationsandoffshoredrillingplatformsandotherprojectscontinuetoemerge.Andbecauseofi