深厚软土地区高承台桥梁群桩基础水平受力影响因素分析

摘要

高承台群桩基础具有适用条件广泛，承载能力强等特点，在深厚软土地区桥梁工程中得到了广泛的应用。如果设计人员对桥梁群桩基础水平受力影响因素认识不足，可能设计过于保守导致工程造价过高。本文以沪通高速铁路某特大桥群桩基础为背景，主要采用三维有限元方法对深厚软土地层高承台群桩基础水平受力特性的影响因素进行了研究。探讨了桩基水平受力数值分析的建模方法，通过对多种土体本构模型的对比，指出了剑桥粘土模型在本项研究中的适用性;考虑水平受荷桩的桩土界面力学特性，得出适宜的桩土界面处理方法;确定了桩基三维有限元模型几何边界条件的选取原则，即水平方向不宜小于40倍桩径，竖向不宜小于1.3倍桩长。应用ABAQUS有限元软件，采用剑桥粘土本构关系模拟软土，研究了桩长、桩径、桩体刚度、桩顶约束条件、桩间距以及土体参数等因素对高承台桩基水平承载特性的影响规律，结果表明在仅受水平荷载的条件下，其临界桩长约为30倍桩径，桩间距最优值为4倍桩径，剑桥粘土模型中的回弹参数κ对桩基变形起控制作用。最后结合太安特大桥，对其水平承载特性进行了分析。研究成果为水平受力条件下高承台群桩基础的工程设计提供了参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外的应用及研究概况

1．2．1 软土地基理论研究现状

1．2．2 群桩理论研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 水平受荷群桩受力理论分析方法

2．1 前言

2．2 水平荷载下群桩的受力计算分析方法

2．2．1 群桩效率法

2．2．2 P-Y曲线折减法

2．2．3 弹性理论法

2．3 本章小结

第3章 有限元模型的初步建立

3．1 前言

3．2 工程概况简介

3．3 ABAQUS中的本构模型的选择和土体参数

3．3．1 本构模型的选择

3．3．2 有限元参数

3．4 桩土界面的选择

3．5 关于模型建立时尺寸大小的探讨

3．5．1 X、Y轴方向模型尺寸的讨论

3．5．2 Z轴方向模型尺寸的讨论

3．6 有限元模型的建立

3．7 本章小结

第4章 水平受荷群桩基础受力特性影响因素分析

4．1 前言

4．2 桩形参数对桩土变形规律的影响

4．2．1 桩长、桩径变化对桩土变形规律的影响

4．2．2 桩顶约束对桩土变形规律的影响

4．2．3 桩间距不同对桩土变形规律的影响

4．2．4 桩的刚度参数对桩土变形规律的影响

4．3 土体参数对桩土变形规律的影响

4．3．1 土体的刚度参数对桩土变形规律的影响

4．3．2 土体的强度参数对桩土变形规律的影响

4．4 本章小结

第5章 软土地区高承台桥梁群桩基础水平受力工程实例分析

5．1 前言

5．2 优化后桩长不同模型对比

5．3 优化后桩间距不同对比

5．4 本章小结

第6章 主要结论与展望

6．1 论文主要结论

6．2 存在问题与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果