桥梁大直径钻孔钻孔灌注桩开题报告
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扩孔的成型工艺除钻扩外，还有爆扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注扩、挤扩和挖扩等种类。
（5）向异型桩方向发展
为了提高单桩承载力（桩侧阻力和桩端阻力）国内外大量发展异型桩。广义的说，异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。挤扩多分支承力盘桩是由桩身、分支、分承力盘和桩根等部分组成的纵横断面均异化的异型桩，其单位桩体积的极限荷载为相应的直孔桩的2倍以上。
[6] 朱佰龙. 钢筋混凝土非线性分析[M]. 上海:同济大学出版社，1986.
[7] 王伯惠，上官兴. 中国钻孔灌注桩新发展[M]. 北京：人民交通出版社，1999.
[8] 项海帆主编. 高等桥梁结构理论[M]. 北京：人民交通出版社，2001.
[10] 陈火红. Marc有限元实例分析教程[M]. 北京:机械工业出版社，2002.
我们可以通过研究桥梁大直径钻孔灌注桩基础承载力影响因素，计算大直径钻孔灌注桩的竖向极限承载力，分析大直径钻孔灌注桩施工过程中的桩底沉渣、桩周泥皮等多种因素对桩基础极限承载力的影响，从而提出施工控制措施，有效提高桩基础的承载力。
二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：
钻孔灌注桩的施工工艺是低振动、低噪音的。随着施工机械的发展，是大直径桩的施工以及坚硬岩层的开挖也已成为可能，因而，一些桥梁专家开始投身于桥梁大直径钻孔灌注桩的研究之中。
指导教师意见
签名：
月 日
教研室（学术小组）意见
教研室主任（学术小组长）（签章）：
月 日
毕业设计(论文)开题报告
题目：桥梁大直径钻孔灌注桩基础承载力影响因素分析
课题类别：设计□论文
*******
学号：************
班级：力学08—02
专业（全称）：工程力学
********
2012年3月20号
一、本课题设计（研究）的目的：
桩基础是桥梁工程中最常用的基础型式。随着公路等级的提高，大跨径与新颖结构桥梁越来越多，对桩承载力要求越来越高。因此，正确地分析大直径钻孔灌注桩承载能力的影响因素，合理提高桩基的承载能力就显得非常重要。
大直径钻孔灌注桩的发展趋势: 目前，钻孔灌注桩施工技术正在迅猛发展，下述的一些动向值得我们关注：
（1）桩的尺寸向长、大方向发展
基于高层、超高层建筑物承载力的需要，桩径越来越大，桩长越来越长。例如，郑州某工程反循环钻孔灌注桩直径为1000～1100mm，桩长77.6m；南京长江二桥主塔墩基础反循环钻孔灌注桩直径3000mm，深度150m。
肖宏斌教授以有限的实测数据为基础，运用灰色理论建立桩的荷载-沉降预测的GM（1,1）模型，推求出桩的完整的荷载-沉降关系，为大直径的极限承载力的确定提供一种有效的辅助手段，并经过对工程实例的实测，与预测的对比分析，证明其理论可靠，预测精度满足工程。张春顺教授采用轴对称有限元编制的分析程序，对大直径的荷载传递性进行了弹塑性分析。程序中土的本构关系采用Drucker,Prager弹塑性模型，桩-土界面采用接触单元。通过对程序分析得到P-曲线比较，可知二者非常接近，从而验证的该方法及所编制的有限元程序的可靠性和实用性。肖建勇教授利用概率统计方法对单桩竖向承载力与桩底沉渣土厚度之间的关系进行了评估，并通过检验得到较好的结果，从而给工程提供了较好的依据刘俊龙教授通过对超长大直径钻孔灌注桩静载试验及荷载传递的现场测试，分析了桩底沉渣对单桩极限承载力及桩端阻力，桩侧摩阻力的影响机理，并提出了减少沉渣影响的有效措施。并且通过分析桩底沉渣、桩侧泥皮厚度、孔壁形状、成桩时间及施工工艺等对大口径灌注桩承载力的影响,提出了在桩承载力计算中引入清底系数及成桩工艺系数,并控制成桩总时间以较准确地评价单桩承载力的方法 。郭忠贤教授通过现场试桩资料,分析了桩的荷载传递机理与承载性状,对于大直径桩,其变形特征为缓变型,不具有明显的破坏特征点,其极限承载力或容许承载力的确定以位移控制,沉渣厚度对桩端阻力及桩侧摩阻力的发挥有重要影响。刘杰教授用室内直剪摩擦试验和压缩试验测定桩侧不同深度及桩端土层的荷载传递参数，根据桩-土共同作用理论分析桩的荷载-沉降关系及桩的荷载传递规律，确定大直径桩的承载力提供了一种新的非破坏性的室内试验与理论分析相结合的方法，其分析结果与现场荷载试验结果完全吻合。 顾培英教授通过对2个工程4根直径为1·2~1·5m、长度为51·5~72·5m钻孔灌注摩擦桩的静载试验,对大直径钻孔灌注摩擦桩荷载-沉降曲线、桩身轴心压力沿深度的分布规律、桩侧极限摩阻力以及桩端反力等进行了分析,给出了主要土层的侧摩阻力、极限摩阻力建议值以及达到极限状态的桩侧土层范围。并主要针对桩底沉渣、试桩长径比对桩侧摩阻力的影响进行了讨论。徐新跃教授通过借助地质钻探资料和以往的工程经验来确定桩的承载力,即经验法;并且根据试桩资料来确定单桩竖向承载力。当试桩数量过少时,试桩法并不可靠。通过贝叶斯方法可以将有限的试桩数据与间接经验结合起来,以提高参数估计的精度并以大直径钻孔灌注桩为例,讨论确定单桩竖向承载力的贝叶斯方法。唐顺娟教授通过分析灌注桩施工工艺环节多，边界条件复杂，桩尖阻力偏小，浅部发生扩径、缩径和断桩等现象较多。并通过检测提出，用扩大桩径(如}1100mm)的方法提高灌注桩承载力，但次方法有待进一步探索;并突出采用凹凸形变径灌注桩或向桩端、桩侧压力注浆等措施，提高钻孔灌注桩的承载力是切实有效的。
（6）向组和式工艺桩方向发展
由于承载力的要求、环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等，采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求，实践中经常出现组和式工艺桩。例如，钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔两个工艺；桩端压力注浆桩有成孔成桩与成孔后向桩端地层注浆两个工艺；预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打（或压入）等工艺。
（2）向攻克桩成孔难点方向发展
以日本为例，成立了由64家基础工程公司组成的岩层削孔技术协会，研究开击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削法9种。国内也有不少单位成功的研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层（大卵砾石层、大抛石层和大孤石层）钻进成孔法。
（7）向多种桩身材料方向发展
桩身材料种类亦出现多样化趋势，如普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土及微膨胀混凝土等。
通过我国各位教授的研究，是我国对大直径钻孔灌注桩进行大大幅度的前进。但是大直径灌注桩在桥梁上大范围的应用，还需要更深更久的研究.大部分专家都是通过实验室对某一特定的条件研究得出结论，和实际联系的还不是很紧密。我们应该更多的根据工程现场实际情况及考虑施工工艺进行研究，对各个不同的环境对大直径钻孔灌注桩的应用进行研究。
四、设计（研究）进度计划：
1．第一周至第四周 查阅文献资料，外文文献翻译，写开题报告。
2．第五周至第九周 理论公式推导
3．第十周至第十二周 算例分析及结论
4．第十三周至第十五周 撰写毕业论文
5. 第十六周 整理资料,装订
6. 第十七周 毕业答辩
主要参考文献
[1] 刘尔烈. 有限单元法及程序设计[M]. 天津:天津大学出版社，1999.
[2] 王亚萍. ANSYS在钢筋混凝土梁有限元中的应用[J]. 南通工学院学报，2002.
[3] 赵明华编著. 桥梁桩基计算与检测[M]. 北京：人民交通出版社，2000.
[4] 叶建良等. 桩基工程[M]. 武汉：中国地质大学，2000.
[5] 顾荛章等. 地基基础实用设计施工手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1999.
三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：
研究重点：
1．针对桥梁大直径钻孔灌注桩承载力分析进行文献综述
2．建立大直径钻孔灌注桩力学计算模型，计算大直径钻孔灌注桩。
3．考虑大直径钻孔灌注桩沉淀层、桩周泥皮等因素，分析其对桩极限承载力的影响。
设计难点：
1．桥梁大直径钻孔灌注桩力学模型的建立。
（3）向低公害工法桩方向发展
泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被广泛的应用，但由于泥浆的使用导致施工现场不文明，泥浆排除（成为二次公害）的困难，成为施工者头痛之事。因此钻斗钻成孔灌注桩，因其干取土作业加之所使用的稳定液由专用的仓罐贮存，现场较为文明，在日本建筑业界此类桩型已成为泥浆护壁灌注桩的主力桩型，国内此类桩型的采用亦日趋增多。
[11] 龚曙光，谢桂兰. ANSYS操作命令与参数化编程[M].北京：机械工业版,2004.
[12]Joseph E.Flaherty. Finite Element Analysis,Rensselaer Polytechnic Institute[M],Troy,New York,2000.
[13] F.Fleming.Nonliner Static Analysis of Cable-stayed Bridge Structure[J],puter & Structures,Vol.10.1979.
冯忠居对桥梁桩基在不同施工的施工技术条件下承载性能进行试验研究，分析了影响桩基承载特性的相关因素：通过对桩测压浆硬化桩侧土体和注水软化桩侧土体吼的承载力试验分析，结果表明压浆明显提高了桩承载力，注水则降低了桩承载力。并通过试验总结出不通成桩工艺和工程地质条件的变化对桩的受力性状的影响。地下水对桩的承载性状、轴力分布及桩侧摩阻力的分布有一定的影响。且当荷载较小是，桩侧摩阻力的发挥度较小，随着荷载的增大，桩侧摩阻力随之增大。华东电力设计院教授孙亚哲通过对某大型地下工程桩静载荷试验实测资料分析，亚牛了超长大直径钻孔灌注桩荷载传递机理。得出钻孔灌注桩有较大幅度提高，桩侧注浆机桩端极限阻力比一般钻孔灌注桩有较大幅度提高，桩侧注浆及桩端扩底均有效提高了单桩抗拔承载力，但桩侧注浆的效果明显优于扩底装。超长庄的荷载传递性状为侧阻发挥，二者是异步的，而且在工作荷载下主要依靠侧阻的发挥来提供承载力。此外夏正兴教授，吴凯教授也对桥梁大直径钻孔灌注桩进行了研究。
2．大直径灌注桩的分析基本理论，及承载性能。
3. 大直径灌注桩沉淀层，桩周泥皮等因素对桩承载力的影响。
拟采用的途径：
应用大型有限元结构分析软件Ansys，利用轴对称单元，建立合理的桩－土共同工作的有限元模型，计算大直径钻孔灌注桩的竖向极限承载力，分析大直径钻孔灌注桩施工过程中的桩底沉渣、桩周泥皮等多种因素对桩基础极限承载力的影响，提出施工控制措施，有效提高桩基础的承载力。
（5）向异型桩方向发展
为了提高单桩承载力（桩侧阻力和桩端阻力）国内外大量发展异型桩。广义的说，异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。挤扩多分支承力盘桩是由桩身、分支、分承力盘和桩根等部分组成的纵横断面均异化的异型桩，其单位桩体积的极限荷载为相应的直孔桩的2倍以上。
[6] 朱佰龙. 钢筋混凝土非线性分析[M]. 上海:同济大学出版社，1986.
[7] 王伯惠，上官兴. 中国钻孔灌注桩新发展[M]. 北京：人民交通出版社，1999.
[8] 项海帆主编. 高等桥梁结构理论[M]. 北京：人民交通出版社，2001.
[10] 陈火红. Marc有限元实例分析教程[M]. 北京:机械工业出版社，2002.
我们可以通过研究桥梁大直径钻孔灌注桩基础承载力影响因素，计算大直径钻孔灌注桩的竖向极限承载力，分析大直径钻孔灌注桩施工过程中的桩底沉渣、桩周泥皮等多种因素对桩基础极限承载力的影响，从而提出施工控制措施，有效提高桩基础的承载力。
二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：
钻孔灌注桩的施工工艺是低振动、低噪音的。随着施工机械的发展，是大直径桩的施工以及坚硬岩层的开挖也已成为可能，因而，一些桥梁专家开始投身于桥梁大直径钻孔灌注桩的研究之中。
指导教师意见
签名：
月 日
教研室（学术小组）意见
教研室主任（学术小组长）（签章）：
月 日
毕业设计(论文)开题报告
题目：桥梁大直径钻孔灌注桩基础承载力影响因素分析
课题类别：设计□论文
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学号：************
班级：力学08—02
专业（全称）：工程力学
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2012年3月20号
一、本课题设计（研究）的目的：
桩基础是桥梁工程中最常用的基础型式。随着公路等级的提高，大跨径与新颖结构桥梁越来越多，对桩承载力要求越来越高。因此，正确地分析大直径钻孔灌注桩承载能力的影响因素，合理提高桩基的承载能力就显得非常重要。
大直径钻孔灌注桩的发展趋势: 目前，钻孔灌注桩施工技术正在迅猛发展，下述的一些动向值得我们关注：
（1）桩的尺寸向长、大方向发展
基于高层、超高层建筑物承载力的需要，桩径越来越大，桩长越来越长。例如，郑州某工程反循环钻孔灌注桩直径为1000～1100mm，桩长77.6m；南京长江二桥主塔墩基础反循环钻孔灌注桩直径3000mm，深度150m。
肖宏斌教授以有限的实测数据为基础，运用灰色理论建立桩的荷载-沉降预测的GM（1,1）模型，推求出桩的完整的荷载-沉降关系，为大直径的极限承载力的确定提供一种有效的辅助手段，并经过对工程实例的实测，与预测的对比分析，证明其理论可靠，预测精度满足工程。张春顺教授采用轴对称有限元编制的分析程序，对大直径的荷载传递性进行了弹塑性分析。程序中土的本构关系采用Drucker,Prager弹塑性模型，桩-土界面采用接触单元。通过对程序分析得到P-曲线比较，可知二者非常接近，从而验证的该方法及所编制的有限元程序的可靠性和实用性。肖建勇教授利用概率统计方法对单桩竖向承载力与桩底沉渣土厚度之间的关系进行了评估，并通过检验得到较好的结果，从而给工程提供了较好的依据刘俊龙教授通过对超长大直径钻孔灌注桩静载试验及荷载传递的现场测试，分析了桩底沉渣对单桩极限承载力及桩端阻力，桩侧摩阻力的影响机理，并提出了减少沉渣影响的有效措施。并且通过分析桩底沉渣、桩侧泥皮厚度、孔壁形状、成桩时间及施工工艺等对大口径灌注桩承载力的影响,提出了在桩承载力计算中引入清底系数及成桩工艺系数,并控制成桩总时间以较准确地评价单桩承载力的方法 。郭忠贤教授通过现场试桩资料,分析了桩的荷载传递机理与承载性状,对于大直径桩,其变形特征为缓变型,不具有明显的破坏特征点,其极限承载力或容许承载力的确定以位移控制,沉渣厚度对桩端阻力及桩侧摩阻力的发挥有重要影响。刘杰教授用室内直剪摩擦试验和压缩试验测定桩侧不同深度及桩端土层的荷载传递参数，根据桩-土共同作用理论分析桩的荷载-沉降关系及桩的荷载传递规律，确定大直径桩的承载力提供了一种新的非破坏性的室内试验与理论分析相结合的方法，其分析结果与现场荷载试验结果完全吻合。 顾培英教授通过对2个工程4根直径为1·2~1·5m、长度为51·5~72·5m钻孔灌注摩擦桩的静载试验,对大直径钻孔灌注摩擦桩荷载-沉降曲线、桩身轴心压力沿深度的分布规律、桩侧极限摩阻力以及桩端反力等进行了分析,给出了主要土层的侧摩阻力、极限摩阻力建议值以及达到极限状态的桩侧土层范围。并主要针对桩底沉渣、试桩长径比对桩侧摩阻力的影响进行了讨论。徐新跃教授通过借助地质钻探资料和以往的工程经验来确定桩的承载力,即经验法;并且根据试桩资料来确定单桩竖向承载力。当试桩数量过少时,试桩法并不可靠。通过贝叶斯方法可以将有限的试桩数据与间接经验结合起来,以提高参数估计的精度并以大直径钻孔灌注桩为例,讨论确定单桩竖向承载力的贝叶斯方法。唐顺娟教授通过分析灌注桩施工工艺环节多，边界条件复杂，桩尖阻力偏小，浅部发生扩径、缩径和断桩等现象较多。并通过检测提出，用扩大桩径(如}1100mm)的方法提高灌注桩承载力，但次方法有待进一步探索;并突出采用凹凸形变径灌注桩或向桩端、桩侧压力注浆等措施，提高钻孔灌注桩的承载力是切实有效的。
（6）向组和式工艺桩方向发展
由于承载力的要求、环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等，采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求，实践中经常出现组和式工艺桩。例如，钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔两个工艺；桩端压力注浆桩有成孔成桩与成孔后向桩端地层注浆两个工艺；预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打（或压入）等工艺。
（2）向攻克桩成孔难点方向发展
以日本为例，成立了由64家基础工程公司组成的岩层削孔技术协会，研究开击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削法9种。国内也有不少单位成功的研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层（大卵砾石层、大抛石层和大孤石层）钻进成孔法。
（7）向多种桩身材料方向发展
桩身材料种类亦出现多样化趋势，如普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土及微膨胀混凝土等。
通过我国各位教授的研究，是我国对大直径钻孔灌注桩进行大大幅度的前进。但是大直径灌注桩在桥梁上大范围的应用，还需要更深更久的研究.大部分专家都是通过实验室对某一特定的条件研究得出结论，和实际联系的还不是很紧密。我们应该更多的根据工程现场实际情况及考虑施工工艺进行研究，对各个不同的环境对大直径钻孔灌注桩的应用进行研究。
四、设计（研究）进度计划：
1．第一周至第四周 查阅文献资料，外文文献翻译，写开题报告。
2．第五周至第九周 理论公式推导
3．第十周至第十二周 算例分析及结论
4．第十三周至第十五周 撰写毕业论文
5. 第十六周 整理资料,装订
6. 第十七周 毕业答辩
主要参考文献
[1] 刘尔烈. 有限单元法及程序设计[M]. 天津:天津大学出版社，1999.
[2] 王亚萍. ANSYS在钢筋混凝土梁有限元中的应用[J]. 南通工学院学报，2002.
[3] 赵明华编著. 桥梁桩基计算与检测[M]. 北京：人民交通出版社，2000.
[4] 叶建良等. 桩基工程[M]. 武汉：中国地质大学，2000.
[5] 顾荛章等. 地基基础实用设计施工手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1999.
三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：
研究重点：
1．针对桥梁大直径钻孔灌注桩承载力分析进行文献综述
2．建立大直径钻孔灌注桩力学计算模型，计算大直径钻孔灌注桩。
3．考虑大直径钻孔灌注桩沉淀层、桩周泥皮等因素，分析其对桩极限承载力的影响。
设计难点：
1．桥梁大直径钻孔灌注桩力学模型的建立。
（3）向低公害工法桩方向发展
泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被广泛的应用，但由于泥浆的使用导致施工现场不文明，泥浆排除（成为二次公害）的困难，成为施工者头痛之事。因此钻斗钻成孔灌注桩，因其干取土作业加之所使用的稳定液由专用的仓罐贮存，现场较为文明，在日本建筑业界此类桩型已成为泥浆护壁灌注桩的主力桩型，国内此类桩型的采用亦日趋增多。
[11] 龚曙光，谢桂兰. ANSYS操作命令与参数化编程[M].北京：机械工业版,2004.
[12]Joseph E.Flaherty. Finite Element Analysis,Rensselaer Polytechnic Institute[M],Troy,New York,2000.
[13] F.Fleming.Nonliner Static Analysis of Cable-stayed Bridge Structure[J],puter & Structures,Vol.10.1979.
冯忠居对桥梁桩基在不同施工的施工技术条件下承载性能进行试验研究，分析了影响桩基承载特性的相关因素：通过对桩测压浆硬化桩侧土体和注水软化桩侧土体吼的承载力试验分析，结果表明压浆明显提高了桩承载力，注水则降低了桩承载力。并通过试验总结出不通成桩工艺和工程地质条件的变化对桩的受力性状的影响。地下水对桩的承载性状、轴力分布及桩侧摩阻力的分布有一定的影响。且当荷载较小是，桩侧摩阻力的发挥度较小，随着荷载的增大，桩侧摩阻力随之增大。华东电力设计院教授孙亚哲通过对某大型地下工程桩静载荷试验实测资料分析，亚牛了超长大直径钻孔灌注桩荷载传递机理。得出钻孔灌注桩有较大幅度提高，桩侧注浆机桩端极限阻力比一般钻孔灌注桩有较大幅度提高，桩侧注浆及桩端扩底均有效提高了单桩抗拔承载力，但桩侧注浆的效果明显优于扩底装。超长庄的荷载传递性状为侧阻发挥，二者是异步的，而且在工作荷载下主要依靠侧阻的发挥来提供承载力。此外夏正兴教授，吴凯教授也对桥梁大直径钻孔灌注桩进行了研究。
2．大直径灌注桩的分析基本理论，及承载性能。
3. 大直径灌注桩沉淀层，桩周泥皮等因素对桩承载力的影响。
拟采用的途径：
应用大型有限元结构分析软件Ansys，利用轴对称单元，建立合理的桩－土共同工作的有限元模型，计算大直径钻孔灌注桩的竖向极限承载力，分析大直径钻孔灌注桩施工过程中的桩底沉渣、桩周泥皮等多种因素对桩基础极限承载力的影响，提出施工控制措施，有效提高桩基础的承载力。
