采用数值方法确定单桩极限承载力开题报告

1. 研究目的与意义

桩是深入土层的柱型构件，其作用是将上部结构的荷载通过桩身穿过较弱地层或水传递到深部坚硬的、压缩性小的土层或岩层中，从而减少上部建筑物的沉降，确保建筑物的长久安全。在实际工程中，由于设计方或施工方的原因致使桩基未达到要求，出现变形超过允许值或承载力破坏的问题，可能会酿成重大事故。在受到竖向荷载作用时，桩基的承载力和变形是桩基受力的两个重要方面，也是设计和施工中考虑的重点。对单桩和群桩在竖向荷载作用下受力性状研究是进行桩基设计的基础。随着各类重要建筑物及构筑物的大量兴建，采用天然地基上的浅基础已经满足不了上部结构和生产使用对地基基础的要求。由于桩基础具有承载力大、变形量小、变形速率缓慢及施工速度较快等优点而得到广泛的应用。在桩基设计中的一个关键问题，就是要正确确定单桩的竖向承载力。单桩竖向极限承载力的分析与确定被认为是桩基设计最困难的问题之一，为解决这一问题，人们做了大量的理论研究、室内模型和现场试验，提出许多确定单桩极限承载力的方法。不过，目前尚未找到求解单桩承载力的较为完善和科学的方法。

2. 国内外研究现状分析

单桩竖向承载力的确定，取决于两个方面：桩身的材料强度与地层的支承力。

按地基土对桩的支撑力来确定承载力就按桩身材料的抗压强度而言要复杂的多，这是因为自然界中的土原因、组成成分、结构构造等千差万别，同时其性质又是非常易变的。

因而还没有一个既简单又正确的反映桩受力情形的计算公式直接计算桩的承载力。

3. 研究的基本内容与计划

（1）掌握竖向抗压桩的承载特点和承载力确定方法，熟悉有限元计算原理，学习三维有限元数值计算软件plaxis 3d foundation，掌握数值计算基本流程和对计算结果的分析。在此基础上，使用软件模拟单桩静载试验的加载过程，并同实际试验结果进行对比，得到单桩极限承载力。

（2）对单桩承载力确定方法进行概括。

（3）理论分析竖向抗压桩的受荷特点及单桩承载力的确定方法，分析各种方法的优点与不足。

4. 研究创新点

通过运用数值分析和有限元计算方法，将地质条件等进行适当简化,建立三维模型，通过建立的三维模型从而得出单桩承载力结果。现场及室内试验加载条件比较复杂，试验困难，费用较大。而理论研究相对费用较小，数值模拟方法具有很大的灵活性，所以得到广泛运用。