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A．桩身折断或钢筋应力达到流限的前一级荷载
B．曲线第二直线段的终点对应的荷载
C．Ho-T-xo曲线明显陡降的前一级荷载
D．Ho-T-xo曲线出现突变点的前一级荷载
E．曲线第一直线段的终点对应的荷载
5A．基底面积为承台底面积B．基底面积为边桩外围所包围的断面C．其底面积为边桩中线所包围的底断面D．其底面位置取在承台底面处E．其底面位置取在桩端处
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桥台桩负摩阻力现场试验及有限元分析
【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,在负摩阻力的理论计算、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,对被动桩及不对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。迄今为止,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:
1)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、沿桩身深度的分布规律;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0.34,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,利用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布规律进行了研究;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】：
【学位授予单位】：河海大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2006【分类号】：U446.1【目录】：
ABSTRACT6-9
第一章 绪论9-25
1.1 概述9-10
1.2 桩基负摩阻力形成原因与作用机理10-13
1.2.1 负摩阻力特性10-12
1.2.2 桩基负摩阻力的成因12-13
1.3 国内外研究现状13-20
1.3.1 负摩阻力研究的荷载传递法14-15
1.3.2 弹性理论法15-16
1.3.3 其它理论方法与研究16-18
1.3.4 负摩阻力的现场与模型试验研究18-20
1.4 工程背景20-21
1.5 问题的提出21-23
1.6 论文的主要内容23-25
第二章 桥台桩负摩阻力现场试验研究25-46
2.1 试验概况25-30
2.1.1 概述25
2.1.2 试验方案25-28
2.1.3 试验区地形地貌、地震及地下水28
2.1.4 地质状况28
2.1.5 施工过程28-30
2.2 试验数据整理30-34
2.2.1 桥台桩桩身轴力及弯矩测试成果30-33
2.2.2 试验桩桩周侧摩阻力计算33-34
2.3 试验成果分析34-38
2.3.1 桩身轴力及弯矩分析34-36
2.3.2 桩侧摩阻力分析36-38
2.4 本章小结38-46
第三章 桥台桩负摩阻力的有限元分析46-67
3.1 概述46
3.2 PLAXIS程序及其计算理论46-49
3.2.1 程序简介46
3.2.2 计算理论46-49
3.3 堆载作用下桥台桩有限元计算模型49-54
3.3.1 基本假定49
3.3.2 有限元模型的建立49-50
3.3.3 模型参数的确定50-52
3.3.4 荷载及边界条件的确定52-53
3.3.5 有限元计算方案53-54
3.4 有限元计算成果分析54-59
3.4.1 现场施工模拟的计算成果分析54-58
3.4.2 对架设桥梁梁板合适时机的预测58-59
3.4.3 桥台桩顶荷载大小的影响分析59
3.4.4 桩顶荷载施加后的附加侧摩阻力分析59
3.5 有限元模拟与现场试验的对比分析59-60
3.6 本章小结60-67
第四章 桥台桩承载力问题及负摩阻力消减措施67-71
4.1 承受负阻力时桥台桩承载力问题探讨67-68
4.2 消减桥台桩基负摩阻力的措施68-70
4.2.1 消减负摩阻力的常用方法68-69
4.2.2 桥台桩基负摩阻力的消减措施69-70
4.3 本章小结70-71
第五章 结论与展望71-73
5.1 结论71-72
5.2 展望72-73
参考文献73-76
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