螺纹桩桩土界面特性数值模拟.doc

螺纹桩桩土界面特性数值模拟

2.9万字 70页 原创作品，已通过查重系统


摘要
新型后注浆成型螺纹桩是一种新型的抗拔桩，它是传统的灌注桩和后注浆技术结合的产物。目前，该桩型在高水位软土地区已经得到了推广，但是其理论研究还不是很完善。本文以该桩型为研究对象，利用数值模拟的方法，对该新型桩桩土界面特性做了详细的研究。主要研究的内容及成果包括以下几个方面：
（1）将复杂的三维螺纹桩桩土接触问题进行展开简化，得到带有一条条平行斜直线的混凝土面板。对贾鹏做的桩土接触直剪试验数据进行整理，得到不同螺距的螺纹桩桩土剪切破坏的 曲线。根据数据拟合的方法和数值模拟的方法得到摩擦系数 的取值范围 确定了 的较为合理取值为0.36。
（2）对不同螺距的混凝土面板进行直剪试验数值模拟。得到数值模拟的 曲线与试验结果相符，得到有螺纹相对于无螺纹的极限剪应力提高了26.8%。得到螺距与极限剪应力的关系曲线，证明螺纹桩存在最优螺距约为200mm左右，使得螺纹桩的极限抗拔力最大。
（3）桩土界面特性存在拱形理论。桩土抗拔破坏主要取决于土体的塑性破坏区的面积，塑性破坏面积越大，其抗拔强度也就越大。对于带螺纹的桩，桩土之间能够形成拱形的塑性区。这种拱形塑性区理论可以解释最优螺距的存在，承载力最高的螺距，其能够形成连续的拱形破坏面，并且其围成的面积也较其他螺距大，因此其抗拔承载力也就最大。
（4）通过建立三维的螺纹桩土接触模型进行模拟与二维接触的数值模拟结果对比，验证了直剪试验的界面拱形破坏面理论和最优螺距的结论。唯有不同的地方，三维的模型破坏时不存在斜45°方向的塑性开展区。在三维模型中得到桩土界面破坏机理，塑性区开展从下至上直至连成连续的曲面。



关键字： 注浆成型螺纹桩 数值模拟 界面特性 摩擦模型 直剪试验