水平荷载下带帽桩复合地基工作性状的研究.pdf

学校代码:10406 分类号:TU47 学号:090081401005 南昌航空大学硕士学位论文(学位研究生) 水平荷载下带帽桩复合地基工作性状研究硕士研究生: 陈超群导师: 雷金波副教授申请学位级别:硕士学科、专业: 岩土工程所在单位: 土木建筑学院答辩日期: 2012年5月授予学位单位:南昌航空大学 The study on propertyof pile with cap composite foundation under horizontal load A Dissertation Submitted for the Degree of Master OnGeotechnical Engineering by CHEN Chao-Qun Under the Supervision of Jin-bo (College of Architecture) Nanchang Hangkong University, Nanchang, China May,2012 南昌航空大学硕士学位论文摘要 I 摘要本文利用理论分析与数值模拟对圆截面单桩、带帽桩及带帽桩复合地基在水平荷载作用下的计算方法和工作性状(桩身水平位移、桩身弯矩及土体水平应力) 进行了研究,主要工作成果如下: (1)系统介绍了水平荷载作用下单桩和复合地基的理论研究、试验研究及数值模拟研究现状,介绍了水平受荷桩的常用计算方法。(2)鉴于桩周土体受力与变形的特性,运用广义胡克定律和水平荷载作用下桩周土体应力分布的形式,推导出桩侧土抗力计算公式,该公式参数简单,物理意义明确,且计算结果与规范推荐的m法相差不大,符合桩基水平荷载作用下的变化规律,同时得出弹性状态下土抗力与桩径无关,能为桩基水平荷载作用下计算方法的研究提供新的思路。(3)介绍了m法的挠曲微分方程,并运用有限差分法对其进行求解;基于结构力学中力法,给出了一种水平受荷桩求解方法,该方法与有限差分法求解的结果一致。(4)在单桩理论分析的基础上,通过对桩帽的适当假设,推出了水平荷载作用下带帽桩的挠曲微分方程计算公式。(5)对水平荷载作用下单桩、带帽桩及带帽桩复合地基工作性状进行了数值模拟,数值模拟结果证明了本文理论分析的正确性。分析了桩长、桩径、桩帽、褥垫层及竖向荷载等因素对单桩、带帽桩和带帽桩复合地基在水平荷载作用下工作性状的影响;带帽桩复合地基在控制桩身水平位移及桩身弯矩上优于带帽桩和单桩,带帽桩又优于单桩;单桩、带帽桩及带帽桩复合地基桩体移动前方土体的水平应力变化规律与桩身位移相关,土体初始的水平应力状态也是影响水平加载后其水平应力的重要因素。关键词:水平荷载,带帽桩复合地基,计算方法,工作性状,数值模拟南昌航空大学硕士学位论文 Abstract II Abstract puting method and propertiesinclude displacement,momentsand horizontal stressof single pile,pile with cap and pile with cap composite foundation under horizontal loadhave beenresearched by theoreticalanalysis and numerical simulation,and the main worksin the thesis are asfollows: (1)The research statussuch astheoretical research,experimentresearchand numerical simulationresearch of single posite foundationunder horizontal loadwasreviewed,and some common method to calculate pile under horizontal load wasintroduced. (2)Thispaperusedthe stress and deformationcharacteristicof soil and generalized Hookelawto deducefunction formula of soil strength besidethe pile. The parameter of this function formulais simple and clear,what’s more the result is similaras the M method and c