土木工程论文哪里有？本课题主要针对于水泥土劲性复合桩在山西地区黄土地质条件下的竖向承载机理进行研究，着重考察水泥掺量和桩端阻力对劲性复合桩竖向承载力的影响，为该桩型在山西地区的推广应用提供试验数据和理论支撑。
1. 绪论
1.2 劲性水泥土搅拌桩国内外研究现状
20 世纪 90 年代，日本许多企业和科研院所通过室内外试验，开发出了一种新型桩型带肋钢管水泥土桩。加肋钢管不仅提高了试桩的竖向承载力，而且提高了抗拔承载力。后来，这个办法被命名为”HYSC“工艺。1994 年，沧州机械建设公司和河北工业大学对劲性搅拌桩承载力进行了试验研究，芯桩采用预制钢筋混凝土管桩。试验结果表明，加劲搅拌桩的极限承载力是纯水泥土搅拌桩的 2.8 倍，达到 460kN。此外，经挖掘，发现电杆受损位置在地下 2 米处。
Voottipruex 等[22]通过 3D 有限元方法（FEM）模拟了现场水泥土劲性复合桩的荷载试验，以进行反分析并确定相关的参数，现场试验情况与文献[1]相同，水泥土劲性复合桩与水泥土桩的荷载相应行为在数值模拟中得到证实，并且指出了在 3D 有限元模拟中，混凝土芯桩的芯长比对水泥土劲性复合桩沉降的影响大于含芯率的影响，混凝土芯桩的长度和横截面面积都影响水泥土劲性复合桩的侧向摩阻力。Voottipruex 等[23]在已经成功进行全尺寸桩荷载测试和全尺寸路堤荷载测试的基础上，通过数值模拟的方式，对水泥土劲性复合桩与水泥土搅拌桩的承载机理进行研究，仿真结果表明，增加水泥土复合桩的芯长比可以增加承载力，而含芯率对竖向承载力的增加作用不大。另一方面，增大芯长比会显著影响极限侧向承载力，而芯长比对极限侧向承载力影响不大。Wonglert 等[24]通过数值模拟分析，对水泥土劲性复合桩在竖向荷载下的荷载效应进行了研究，指出在桩径相同的情况下，复合桩芯长比由 0.4 增至 0.6，复合桩的极限承载力由 220kN 增至270kN，并减少了其沉降，而增大复合桩的含芯率作用较小，复合桩芯桩刚度仅在芯桩相对较长的情况下才有显著影响。Bergado 等[25]通过使用 3D PLAXIS Foundation 有限元软件进行数值模拟的方法，对劲性水泥土搅拌桩以及水泥土搅拌桩的荷载响应行为进行了研究，仿真结果表明，随着芯桩长度从 4m 增加到 6m，沉降减少，但从 6m 增加至7m 作用不明显，而劲性桩含芯率的增加对其影响不大。
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3. 水泥土劲性复合桩模型试验研究
3.1 概述
对于水泥土劲性复合桩的研究与工程应用已经有了一段历史，但是其成桩工艺、地质条件以及桩土的相互作用存在一定的复杂性，使得我们对此种桩基形式的受力以及变形特点认识还不够全面。目前针对于劲性水泥土复合桩的研究主要有现场试验、模型试验与数值分析三种方法[37]。
现场试验[38-41]是研究桩基承载力及其变形作用机理最直接、可靠的方法，而且也是验证室内模型试验与数值模拟分析的最佳方式，但由于其试验周期长，资金投入大，各地区的地质条件复杂，试验过程不易控制，使得现场试验难以被广泛开展，也不易得到规律性的结论。
而对于数值模拟分析[42-49]，其是研究水泥土劲性复合桩基相对简便且成本较低的方式，但其主要问题在于水泥劲性土复合桩及其桩周土体的力学模型的选取，相关参数取值（如芯桩和水泥土桩弹性模量、桩周土体弹性模量及其摩擦角和粘聚力）以及模型各部分之间相互作用的设定，往往难以和实际情况相吻合。
而模型试验[50-56]能够模拟实际工况，对试验过程的桩土材料特性以及桩-土边界条件进行准确控制和设定，对研究水泥土劲性复合桩的桩-土相互作用具有较强的针对性与目的性，模型试验还存在一个优势是其可以对研究的问题进行简化处理，抓住主要矛盾，相较于现场试验来说能够得到更多规律性结论，并且模型试验同样能够对数值模拟分析结果进行验证。但是要想模型试验的试验条件能够与现场试验相符合也比较困难，大部分的室内模型试验只能满足现场试验的部分条件，并不能完全代表原型的一切特征，因此模型试验的结果相较于实际工程来说还是会存在一定的差异。
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5. 水泥土劲性复合桩有限元分析
5.1 有限元原理
5.1.1 有限元分析法思路
首先，将一个大的具体物体离散成一组形状简单的有限元，然后用一定数量的节点将这些单元连接起来，使其可以对原始物体进行模拟。由于单元的形状种类繁多，并且单元之间也存在很多种连接形式，故通过单元形状与单元之间连接方式的变化组合可以对各种复杂形状的具体对象进行数值模型构建。
在将实体对象进行离散化后，再对单元体的函数进行假设，通过节点将这些单元连接起来，使得模拟对象整体可以用单元体集合分块表示。然后，通过虚空原理将单元体的单元荷载妆化为节点荷载，然后分析计算单元体的受力，最后得出结论。通过减小分析单元的尺寸，相应单元组合而成的模型函数精度会得到提高，如果单元形状和假定函数相匹配，且计算结果收敛，便可得到精确解。
有限元分析法的主要思想就是对模型的离散化。从数学方面分析，其计算方式可以由微分方程或变分方程向代数方程转化；从力学方面分析，其研究体可以由相对复杂的连续实体转化为规则便于分析的离散体结构。
有限元分析的基础是对实体结构进行离散化，离散化的主要有以下三点：首先选择适合此实体结构的单元类型，使得其能够成为单元集合体进行模拟计算分析；然后用符合实体结构边界条件的相关节点约束条件对模型进行约束；最后将施加在结构上的荷载等效转化为节点荷载。根据模型计算的精度要求，再对单元的大小以及数量进行确定。
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5.2 ABAQUS 简介
5.2.1 ABAQUS 概述
ABAQUS 是由 HSK 公司开发的在国际应用广泛的有限元数值分析软件，其强大计算与模拟的性能可以对复杂的实际工程问题进行模拟计算。
ABAQUS 具有完善的分析过程，对众多领域的问题都有相应的模拟计算方案。它既可以对实体结构进行静态分析，也可对其进行动态分析，此外，其还可以对热传导、温度应力、电场等不同领域进行分析。
ABAQUS 的单元库和材料库十分丰富，能够对各种材料实体结构进行模拟。在进行模拟过程中，用户可以针对于所模拟的实体结构对材质与单元进行组合，进而分析具有各种形状材质的性能。在 ABAQUS 的二次开发子程序中，用户可以根据需要对所建 的本构模型进行编写。在软件中用户基本不需要对参数进行过多定义，其会自动选择合适的的载荷增量和收敛准则，在分析过程中能够不断调整，以得到精确解。
料表 5-1 数值模拟各材料参数
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6. 结论与展望
6.2 展望
（1）根据相关文献，在水泥土中掺入一定比例粉煤灰或脱硫渣对水泥土强度的提高有所帮助，接下来可以分别研究粉煤灰与脱硫渣不同的掺入比条件下对水泥土强度的影响。
（2）本文的水泥土劲性复合桩模型试验仅研究了水泥土桩不同水泥掺量以及桩周土强度对复合桩体承载性能的影响，接下来可以就以下几个方面对水泥土劲性复合桩进行深入研究：水泥土桩中粉煤灰或脱硫渣等其他材料的掺入对水泥土劲性复合桩整体强度影响的研究；水泥土劲性复合桩体芯长比以及含芯率对桩体整体强度影响的研究；水泥土劲性复合桩长芯桩和等芯桩的承载特性以及承载力机理的研究。
（3）除了研究水泥土劲性复合桩的竖向承载特性外，还可以对其水平承载特性进行相关试验研究。 （4）模型试验箱尺寸偏小，不能完全按照实际工程复合桩项目进行缩比例试验，之后条件允许的话可以制作尺寸稍大的模型槽进行进一步试验验证。 （5）在复合桩模型试验采集桩身应变过程中，粘贴在桩身的应变片时有损坏，之后再进行相关试验的话可以采取更加可靠的桩身应变采集方法，例如在桩身布置光纤来采集实时的桩身应变等方法。
参考文献（略）
