設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、一、本課題設(shè)計(jì)（研究）的目的：樁基礎(chǔ)是橋梁工程中最常用的基礎(chǔ)型式。隨著公路等級的提高，大跨徑與新穎結(jié)構(gòu)橋梁越來越多，對樁承載力要求越來越高。因此，正確地分析大直徑鉆孔灌注樁承載能力的影響 ，合理提高樁基的承載能力就顯得非常重要?？梢酝ㄟ^研究橋梁大直徑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)承載力影響 ，計(jì)算大直徑鉆孔灌注樁的豎向極限承載力，分析大直徑鉆孔灌注樁施工過程中的樁底沉渣、樁 皮等多種 對樁基礎(chǔ)極限承載力的影響，從而提出施工控制措施，有效提高樁基礎(chǔ)的承載力。二、 設(shè)計(jì)（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻(xiàn)綜述）：鉆孔灌注樁的發(fā)展與特點(diǎn)樁基是工程建設(shè)中最重要的基礎(chǔ)形式，樁基工程造價(jià)通常占土建工程總造價(jià)的 1/4 以上，隨著

2、建筑物和大型構(gòu)筑物的大量應(yīng)用, 對樁承載與抵抗變形的能力要求越來越高，這就要求樁的直徑相應(yīng)增大，大直徑鉆孔灌注樁的采用頻率越來越廣泛。伴隨大型機(jī)械鉆機(jī)問世，橋基鉆孔直徑也有逐漸加大的趨勢，大直徑鉆孔灌注樁的直徑 d 一般超過 760mm，深度也從幾十米到上百米。我國應(yīng)用大直徑灌注樁始于 20 世紀(jì) 60 年代初，當(dāng)時(shí)先在、等地作為橋梁和港工建筑基礎(chǔ)，至 20 世紀(jì) 70 年代中期后才陸續(xù)在廣州、 、廈門等大城市應(yīng)用與和重型建筑物；至 20 世紀(jì) 80 年代末 90 年代初，隨著開放步伐加快，大直徑灌注樁迅猛發(fā)展，僅數(shù)已已廣泛應(yīng)用于包括軟土、黃土膨脹土等特殊土在內(nèi)的各類地基。大直徑灌注樁屬于非擠

3、土或少量擠土樁，施工時(shí)基本無噪音、無、無地面隆起或側(cè)移，也無濃煙排放，因而對鄰近人們的生產(chǎn)和生活活動(dòng)影響小，對周圍建筑物、路面或設(shè)施等危害小；大直徑灌注樁直徑大，入土深，現(xiàn)在機(jī)具和人工挖掘都能進(jìn)入各類地基，且能把樁嵌入于各類新鮮基巖，這均為打、振、壓入式樁所不及；大直徑灌注樁可采取擴(kuò)大底部的形式，更好地發(fā)揮樁端土的作用；大直徑灌注樁出能承受較大的豎向荷載外，由于樁身剛度大，還能承受較大的橫向荷載，增強(qiáng)建筑物抗震能力。本課題的研究內(nèi)容及意義樁雖然是最簡單的桿件，但由于周圍巖土介質(zhì)的復(fù)雜性和不確定性，使樁基礎(chǔ)變得很復(fù)雜。目前，如何正確地評價(jià)與計(jì)算大直徑鉆孔灌注樁的沉降變形顯得非常重要。本文利用 A

4、nsys 有限元，建立合理的樁同工作的有限元模型，考慮大直徑鉆孔灌注樁施工過程中的樁底沉渣、樁皮等多種情況,模擬計(jì)算大直徑鉆孔灌注樁單樁豎向沉降變形，并與靜載試驗(yàn)進(jìn)行比較，分析得出大直徑灌注樁在豎向荷載作用下的工作性狀；適當(dāng)改變沉渣厚度、泥皮厚度，根據(jù)求解結(jié)果判斷沉渣、泥皮對單樁沉降的影響；固定沉渣厚度或泥皮厚度，適當(dāng)改變樁長，根據(jù)求解結(jié)果判斷，沉渣或泥皮厚度對不同樁長樁的沉降影響。本課題的研究意義在于，用 Ansys建立的樁土模型，其計(jì)算結(jié)果可為大直徑鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)與施工提供參考；在已有正確土體及混凝土參數(shù)的情況下，可模擬靜載試驗(yàn)，節(jié)約投資成本，加快工程進(jìn)度；在已有靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，模

5、擬試驗(yàn)樁加大其極限承載力數(shù)值，分析灌注樁的承載潛力問題等。3. 本課題的研究現(xiàn)狀就土木工程來說，Ansys大量應(yīng)用于建筑物上部結(jié)構(gòu)的分析，而對于下部基礎(chǔ)分析不多。目前 Ansys 對于樁基研究分析的實(shí)例中，大多選用 solid 單元，采用模型，在樁-土分界面采用接觸單元，考慮樁土的相對滑移，但是灌注樁并非理想的圓柱體或長方體模型，樁周混凝土有部分滲入土體中，凝固后與土體互相咬合，并沒有滑移，選用接觸單元會有一定的誤差；部分圓樁選用 plane 單元，采用軸對稱模型，在樁-土分界面采用共節(jié)點(diǎn)，不考慮相對滑移，若樁長較長，只有樁頂附近有相對滑移，也 到相對較準(zhǔn)確的結(jié)果。本文結(jié)合某工程靜載試驗(yàn)樁，樁

6、長 12m，樁徑 0.8m，故選用 plane42 單元，采用軸對稱模型，并綜合考慮多層土及沉渣和泥皮的影響，建立有限元模型進(jìn)行求解。三、 設(shè)計(jì)（研究）的重點(diǎn)與難點(diǎn)，擬采用的途徑（研究）：研究重點(diǎn)：針對大直徑鉆孔灌注樁承載性能和豎向沉降變形問題進(jìn)行文獻(xiàn)綜述建立合理的樁同工作的有限元模型模擬計(jì)算大直徑鉆孔灌注樁單樁豎向沉降變形，并與靜載試驗(yàn)進(jìn)行比較確定大直徑鉆孔灌注樁承載性能和豎向沉降變形影響的分析設(shè)計(jì)難點(diǎn)：考慮大直徑鉆孔灌注樁施工過程中的樁底沉渣等多種情況,模擬計(jì)算大直徑鉆孔灌注樁單樁豎向沉降變形擬采用的途徑：本課題編制程序或應(yīng)用大型有限元結(jié)構(gòu)Ansys，利用軸對稱單元，建立合理的樁同工作的有

7、限元模型，考慮大直徑鉆孔灌注樁施工過程中的樁底沉渣等多種情況,模擬計(jì)算大直徑鉆孔灌注樁單樁豎向沉降變形，并與靜載試驗(yàn)進(jìn)行比較，得出正確結(jié)論。四、 設(shè)計(jì)（研究）進(jìn)度計(jì)劃：第一周至第四周查閱文獻(xiàn)資料，外文文獻(xiàn)翻譯，寫開題。第五周至第九周理論公式推導(dǎo)第十周至第十二周算例分析及結(jié)論第十三周至第十五周撰寫第十六周整理資料,裝訂第十七周畢業(yè)答辯五、 參考文獻(xiàn)：.有限單元法及程序設(shè)計(jì)M.:，1999. ANSYS 在鋼筋混凝土梁有限元中的應(yīng)用J.南通工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002.編著. 橋梁樁基計(jì)算與檢測M.：人民交通，2000.等. 樁基工程M.：中國地質(zhì)大學(xué)，2000.5.何，.大直徑擴(kuò)底樁承載力及沉降變形的計(jì)

8、算.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào).Vol. 14.No.2 1993.4.章等. 地礎(chǔ)實(shí)用設(shè)計(jì)施工手冊M.：中國建筑工業(yè)， 1999.，上官興. 中國鉆孔灌注樁新發(fā)展M.：人民交通，1999.主編. 高等橋梁結(jié)構(gòu)理論M.：人民交通，2001.陳火紅.Marc 有限元實(shí)例分析M.:機(jī)械工業(yè)，2002.龔曙光，謝.ANSYS 操作命令與參數(shù)化編程M.：機(jī)械工業(yè)版,2004.Joseph E.Flaherty. Finite Elementysis,Renaolytechnic InstituteM,Troy,New York,2000.T. Belytschko. Finite Elements for Nonlinear Continua and StructuresM. Chicago:Northwestern University,1996.F.Fleming.Nonliner Sicysis of Cable-stayed Bridge StructureJputer & Structures,Vol.10.1979.SCORDELIS,A.C.Past.Present and Future Development,Finite Element ysis of Reinforced Concrete StructureM,ASCE,1986.