土塞效應下飽和土中管樁縱向振動特性研究.pdf

1、在我國東南沿海地區(qū)，由于地勢較低，海拔多在10米以下，多為河流沖擊而成的平原，水資源豐富，地下水位較高，且人口稠密，城市分布眾多，隨著城市化進程的推進，房屋、廠房、公路、港口、機場等建筑設施大量地開始修建，由于樁基礎的適用條件，在這些地區(qū)被大量地采用。管樁作為一種新型樁型，具有著眾多的優(yōu)點:(1)由于管樁的單樁承載力較高，在同一建筑物基礎處理時，可以選擇不同樁徑的管樁進行組合設計，充分發(fā)揮每根樁的承載力;(2)相對于實心樁，管樁具有明顯

2、的造價低的優(yōu)勢;(3)管樁成樁以后，質(zhì)量較高，且便于檢測樁長與樁身質(zhì)量。自上世紀60年代以來，管樁在我國東南沿海地區(qū)開始被大量地投入使用，管樁在打入地基的過程中，無可避免地會在樁身內(nèi)堆積樁芯土塞，而目前對于飽和土中土塞效應對管樁縱向振動特性影響的研究并不是特別的完善，本文以理論研究作為主體部分，研究了管樁與土塞之間的影響關系，并展開室內(nèi)模型試驗以及建立ANSYS數(shù)值模型，通過試驗結(jié)果與模擬結(jié)果來對比驗證理論計算的合理性。本文根據(jù)以下四點

3、進行內(nèi)容的展開:
　　(1)以飽和多孔介質(zhì)理論為理論基礎，考察了均質(zhì)飽和土中土塞效應對管樁的縱向振動問題的影響。根據(jù)Novak薄層理論和飽和土多孔介質(zhì)理論容易獲得管樁側(cè)土體復剛度以及管樁內(nèi)壁土塞復剛度，由此復剛度得到管樁側(cè)壁和內(nèi)壁剪切力，利用一維波動理論建立起管樁和土的耦合動力方程。然后對飽和土中樁頂頻域解析解和時域半解析解進行求解。然后進行了土塞密度、波速和高度等參數(shù)的改變對樁頂動力響應的影響分析。
　　(2)以飽和多孔介

4、質(zhì)理論為理論基礎，考察了縱向成層飽和土中土塞效應對管樁的縱向振動問題的影響。根據(jù)Novak薄層理論和飽和土多孔介質(zhì)理論容易獲得管樁側(cè)土體復剛度以及管樁內(nèi)壁土塞復剛度，由此復剛度得到管樁側(cè)壁和內(nèi)壁剪切力，利用一維波動理論建立起管樁和土的耦合動力方程。然后對縱向成層飽和土中樁頂頻域解析解和時域半解析解進行求解。然后進行了土塞密度、波速和高度等參數(shù)的改變對樁頂動力響應的影響分析。
　　(3)運用EPPDS型無線基樁動測儀對現(xiàn)場制備的混凝

5、土模型管樁進行試驗，考察管樁樁頂時域曲線與土塞高度之間的變化關系，對比試驗所得到的解與理論求解得到的解，驗證基于粘彈性支承的飽和土中管樁-土塞縱向振動理論的正確性。
　　(4)運用ANSYS有限元軟件建立樁側(cè)土-管樁-土塞耦合作用的數(shù)值模型，從數(shù)值計算的角度分析了均質(zhì)土中考慮土塞效應時管樁的縱向振動特性以及縱向成層飽和土中考慮土塞效應時管樁的縱向振動特性。然后研究了土塞的高度以及密度對樁頂速度時域曲線的影響，結(jié)合理論分析，驗證了理