黃土地區(qū)單樁沉降特性數(shù)值模擬分析.pdf

1、分類號：分類號：TU3密級：公開密級：公開研究生學(xué)位論文研究生學(xué)位論文論文題目（中文）論文題目（中文）黃土地區(qū)單樁沉降特性數(shù)值模擬分析黃土地區(qū)單樁沉降特性數(shù)值模擬分析論文題目（外文）論文題目（外文）NumericalSimulationAnalysisonSettlingBehaviofSinglePileintheLoessGround研究生姓名研究生姓名夏翱翔夏翱翔學(xué)科、專業(yè)學(xué)科、專業(yè)土木工程結(jié)構(gòu)工程土木工程結(jié)構(gòu)工程研究方向研究方向

2、巖土體工程巖土體工程學(xué)位級別學(xué)位級別碩士碩士導(dǎo)師姓名、職稱導(dǎo)師姓名、職稱張虎元教授張虎元教授論文工作論文工作起止年月起止年月2013年9月至月至2016年5月論文提交日期論文提交日期2016年3月論文答辯日期論文答辯日期2016年5月學(xué)位授予日期學(xué)位授予日期校址：甘肅省蘭州市校址：甘肅省蘭州市I摘要摘要隨著環(huán)境污染的加劇和國內(nèi)民眾節(jié)能環(huán)保意識的增長，風(fēng)電作為一種清潔安全可靠的可再生能源日益受到重視。風(fēng)電機(jī)組承受巨大且復(fù)雜的荷載，特別需要

3、一種安全穩(wěn)固的基礎(chǔ)。陜北廣泛分布的黃土，具有濕陷等特殊的工程特性，會導(dǎo)致風(fēng)電基礎(chǔ)的變形失穩(wěn)，威脅著風(fēng)電設(shè)施的安全。樁基礎(chǔ)作為一種歷史悠久、使用廣泛的基礎(chǔ)形式，尤其適合土質(zhì)不良的地區(qū)。樁身穿過濕陷土層到達(dá)壓縮性小的土層，將樁頂荷載傳至地基土中，將濕陷影響降到最低程度。機(jī)械洛陽鏟挖孔灌注樁非常適合土質(zhì)直立性很好的黃土地區(qū)，其施工成本低，操作簡單，施工質(zhì)量更加容易保障，對地形條件適應(yīng)性好。普通擠土樁產(chǎn)生擠土效應(yīng)，增大了樁側(cè)摩阻力，但濕陷后產(chǎn)生

4、負(fù)摩阻力會破壞樁的承載力。本文依托于陜北定邊風(fēng)電場工程，通過洛陽鏟挖孔樁豎向靜載試驗，測試分析了樁長對樁沉降量的影響，以及荷載與沉降量的關(guān)系，探究了黃土地區(qū)單樁沉降特性的變化規(guī)律。通過室內(nèi)土工試驗測得黃土的物理力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，利用ABAQUS有限元軟件建立數(shù)值模型，引入摩爾庫倫模型，接觸對單元，對黃土地區(qū)單樁進(jìn)行分析計算。分析了樁長、樁徑、摩擦系數(shù)對樁沉降量的影響，以及荷載與沉降量、樁頂沉降與樁端沉降的關(guān)系，探究樁身軸力、應(yīng)力應(yīng)變

5、和樁側(cè)摩阻力的變化規(guī)律，以及隨荷載的變化情況。結(jié)合單樁靜載試驗數(shù)據(jù)與有限元法進(jìn)行對比分析，驗證數(shù)值模擬的正確性。研究結(jié)果表明數(shù)值模擬與試驗結(jié)果較符合，足以用來模擬黃土地區(qū)樁的承載特性，有限元模擬結(jié)果是合理的。荷載與沉降量基本呈正比，隨著樁長增大，沉降量越小，樁的承載性能越高。荷載與樁身壓縮量基本上是線性關(guān)系，隨著樁長增大，樁身壓縮量也會變大。樁頂沉降量由樁端沉降量和樁身壓縮量組成，當(dāng)樁長較短時，樁端沉降占了全部沉降的大部分，樁長越長，樁

6、端沉降所占比例越小，樁身壓縮量越大。隨著荷載的增大，樁端沉降與樁頂沉降比值逐漸變大。樁徑與單樁沉降成反比，在樁長一定時，樁徑較小的單樁與地基土體接觸面積小，樁側(cè)阻力也小，在樁頂荷載作用下，樁頂沉降較大，樁的承載力越差。摩擦系數(shù)與單樁沉降成反比，在其他土體參數(shù)都相同的情況下，隨著摩擦系數(shù)增大，樁側(cè)摩阻力增加，單樁沉降量會逐漸減少，其承載能力會提高。樁身軸力分布呈現(xiàn)上大下小，主要分布在樁的中上部，樁頂軸力最大，樁端軸力較小。在同一深度層上，