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重塑湿陷性黄土桩基单桩桥梁基础承载特性模型试验研究
| 论文题名： | 重塑湿陷性黄土桩基单桩桥梁基础承载特性模型试验研究 |
| 关键词： | 混凝土单桩;黄土桩基;力学特性;负摩阻力;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国社会发展的进步，工程类行业在突飞猛进，尤其是大西北开发也越来越广泛，逢山开路、遇水架桥在大西北也得到了验证。西北地区属于黄土高原，在进行工程建设时，黄土的湿陷性是一大困扰，尤其是对桩基础承载特性的影响，这也是本文进行试验研究的目的。 黄土湿陷性的测试大多通过现场浸水试验，当进行模型试验研究时，受过扰动的湿陷性黄土相关性质会发生变化，为了研究重塑湿陷性黄土对单桩桥梁基础承载特性的影响规律，本文依托科研项目《黄土湿陷性对桥梁桩基础的影响规律研究》，采用室内土工试验、室内模型试验和数值模拟相结合的方式进行了研究分析。现将试验结果和所得结论归纳如下: (1)通过室内土工试验对扰动黄土的物理和力学性质进行了研究，得到扰动黄土的最佳含水率、最大干密度、液塑陷以及土体的内摩擦角和粘聚力。通过黄土湿陷试验，得到扰动土的湿陷性与浸水压力、压实度和含水率的关系，根据结果并结合现场土质情况，选取合适的初始含水率和压实度，为后续室内模型试验垫下基础。 (2)通过室内模型试验研究了重塑湿陷性黄土对混凝土单桩桥梁基础的极限承载特性和摩阻力分布影响，依据相似性原理和量纲分析，制作了模型桩体，其尺寸为高H=650mm、直径D=80mm。通过布置测试元件，得到桩身轴力和摩阻力分布情况以及土体湿陷变形和桩体沉降值，并根据结果绘制了相应的关系曲线图，分析了湿陷性黄土对混凝土单桩基础承载力学特性影响。 (3)通过对桩土体系在未浸水和浸水条件下的竖向承载模型试验研究，得到两种工况下的桩基极限承载荷载基本一样，但浸水条件下的桩体下沉量比未浸水时的桩体下沉量大许多。 (4)通过对桩侧负摩阻力试验研究，得到桩土体系在先加载后浸水条件下的负摩阻力发生在桩体中上部分，其分布呈“抛物线”状，在先浸水后加载条件下的负摩阻力呈“锯齿”状分布，桩体承载力发生明显的降低趋势。 (5)基于有效应力法，采用ABAQUS/Stander有限元软件对室内模型试验进行数值模拟，得到桩土体系在施加荷载及浸水过程中模型位移云图和应力云图，并分析了其变化规律。通过数值模拟和室内试验结果的对比分析，得到桩基极限荷载、桩侧负摩阻力等规律基本一致，并且数值模拟的结果进一步验证了室内试验的可靠性。 |
| 作者： | 黄华南 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 吴亚平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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