淺談嵌巖樁與擴底樁抗拔承載特性數(shù)值分析

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1、大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文嵌巖樁與擴底樁抗拔承載特性數(shù)值分析姓名：阮孝政申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：張金利20090626大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著我國城市化進程的迅速發(fā)展，為緩解城市發(fā)展空間限制，地下結(jié)構(gòu)的建設(shè)呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的勢頭。研究與探討地下結(jié)構(gòu)的抗浮穩(wěn)定性問題，日益受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。而在工程上常采用抗拔樁解決地下結(jié)構(gòu)的抗浮穩(wěn)定性問題。同時高聳結(jié)構(gòu)物、輸變電線工程、索道橋和斜拉橋、海上石油鉆井平臺等也大量采用抗拔樁。盡管抗拔樁大量地應(yīng)用于工程實踐中，然而其抗拔承載力特性的試驗與

2、理論研究遠遠落后于工程實踐。本文主要針對豎向與斜向上拔荷載作用下，采用數(shù)值計算方法，對嵌巖與擴底樁的抗拔承載特性進行了計算與分析，探討了各種因素的影響。主要包括以下工作：1．以ABAQUS為平臺，建立了豎向上拔荷載下嵌巖樁基礎(chǔ)的有限元計算模型。經(jīng)過具體計算，對嵌巖抗拔樁的荷載傳遞機理進行分析。在此基礎(chǔ)上，通過變動參數(shù)計算與分析，探討了嵌巖深度、樁長、樁徑、樁身彈性模量、巖層彈性模量、上部土層彈性模量及水平荷載等因素對嵌巖樁基礎(chǔ)抗拔承載力的影響。2．以ABAQUS為平臺，建立了豎向上拔荷載下擴底樁基礎(chǔ)的有

3、限元計算模型。并采用所建立的模型進行計算，分析了擴底抗拔樁的荷載傳遞機理、上拔荷載下樁周土體位移、塑性應(yīng)變的分布規(guī)律和擴大頭周圍土體的豎向應(yīng)力分布特征。同時，通過變動參數(shù)計算與分析，探討了擴底樁的長度、樁徑、擴底高度、擴徑比、樁身彈性模量、等截面樁側(cè)土的彈性模量、擴大頭周圍土體的彈性模量、黏聚力、內(nèi)摩擦角和樁土接觸面上的摩擦系數(shù)等因素對擴底樁基礎(chǔ)抗拔承載力及土體等效塑性應(yīng)變的影響。3．利用ABAQUS中的子程序USDFIE與應(yīng)用程序GETVRM，實現(xiàn)了土體黏聚力隨深度的非均勻變化。針對此類非均質(zhì)地基，建

4、立了斜向上拔荷載下擴底樁的有限元計算模型。采用所建立的計算模型，進行具體計算，研究與分析了不同荷載方向下，斜向上拔荷載．位移關(guān)系曲線、土的位移分布及等效塑性應(yīng)變分布。通過變動土體的彈性模量、內(nèi)摩擦角和黏聚力等參數(shù)，探討了各種因素對擴底樁斜向抗拔承載力的影響。關(guān)鍵詞：嵌巖樁和擴底樁基礎(chǔ)；抗拔承載力；上拔荷載一位移曲線；非均質(zhì)地基；數(shù)值分析嵌巖樁與擴底樁抗拔承載特性數(shù)值分析Numericalanalysisofupliftbearingcapacitybehaviorofrock-socketedpiles

5、andbelledpilesAbstractWi也therapiddevelopmentofmunicipalengineering，inordertoalleviatethespaceconstraintsofurbandevelopment,Iotsofundergroundstructuresarebuilt．111estudyonstabilityofundergrotmdstructuresresistingtheupliftloadisbeingadverted．Andtensionpile

6、sareusuallyusedtoresisttheupliftloadintheengineeringpractice．Meanwhile，tensionpilesarealsowidelyemployedtorestrainavarietyoflandstructuressuchasfreestandingandguyedlatticetowers，televisionandtransmissiontowers，tensioncablesforsuspensionbridgesandtent-typ

7、eroofandmarinestructuressuchasfloatingplatforms，tensionlegplatformsandguyedtowers．Althoughtensionpilesarewidelyusedintheengineering，theoriesabouttensionpilesarefarbehindofengineeringpractice．Inthisdissertation,thestudiesareemphasizedonnumericalanalysisof

8、upliftbearingcapacitybehaviorofrock—socketedpilesandbelledpilesundertheverticalloadandinclinedload．mmaininvesfigationsconsistofthefollowingparts：1．BaseonfmiteelementsoftwareABAQUS．thefiniteelementcomputationalmodelforrock-