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基桩水平静载试验的三维非线性有限元模拟
| 论文题名： | 基桩水平静载试验的三维非线性有限元模拟 |
| 关键词： | 横向承载桩;有限元法;单桩水平静载试验;桩土相互作用;水平荷载;建筑桩基 |
| 摘要： | 近年来，随着工程水深的日益增加，水平荷载（如船舶荷载、波浪作用力、水流作用力等）越来越成为港口工程、海洋工程等设计时应考虑的重要因素，有时甚至成为其控制荷载；在城市建设中，高层建筑越来越高，风力和地震力等水平荷载也逐渐成为建筑物设计中的控制因素，建筑桩基的水平承载力和位移计算成为建筑物设计的重要内容之一；在桥梁工程中，桩除了要承担较大的竖向荷载外，由于波浪、风、地震动、船舶的撞击力以及车辆荷载制动力等的存在，往往还使桩承受较大的侧向荷载，从而导致桩的受力条件更为复杂。桩土体系相互关系错综复杂，影响因素较多，随机性很大，因此，研究桩基础在水平荷载作用下的反应特性显得日趋重要。 本文分析总结了国内外在相近课题上的研究成果与进展，从现场试验和有限元方法入手，研究了在水平荷载作用下桩的反应性状及桩前场地土的位移场和应力场特征，得到了一些有价值的结论和认识。 论文在全面回顾横向荷载作用下基桩工作性状及分析方法的基础上，对单桩水平静载试验的试验仪器和方法、试验成果的整理、单桩水平临界荷载和极限荷载以及地基水平抗力系数的确定做了系统地介绍。并对两根钻孔灌注桩的现场试验及检测结果进行了具体分析。 结合上述水平静载试验的工程实例，采用大型通用有限元软件ABAQUS对其进行模拟，以期进一步了解桩土作用性状。通过现场试验建立的有限元模型，研究了桩在水平荷载作用下的反应性状，并与实测结果对比。结果表明，有限元预测结果与现场实测结果相当一致，亦即本文所采用的将土体视为服从莫尔-库仑屈服准则的均质弹塑性体，桩身视为线弹性材料，桩土界面采用库仑摩擦的有限元模型，能够较为合理地预测桩在水平荷载作用下的反应。此外，本文还重点研究了水平荷载作用下桩前场地土的位移场和应力场的变化规律和趋势。数值模拟结果表明，桩前场地土的破坏模式为楔形破坏；桩前场地土的水平位移变化规律受到水平荷载的大小、与水平荷载作用线的夹角、径向距离及埋深四方面因素的影响，其中场地土的最大水平位移发生在水平荷载的作用线方向上桩周附近的地表土。同时，在水平荷载作用下，场地土最大与最小主应力的集中区却发生在桩前地表之下，水平荷载的作用线方向上，且最大与最小主应力的方向均发生偏转。 |
| 作者： | 殷芳 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 陈新民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京工业大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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