基于虛擬嵌固點法計算樁基穩(wěn)定性的數(shù)值分析和模型試驗.pdf

1、目前，有序、合理、綜合、高效地開發(fā)利用既有建筑物地下空間資源，成為合理擴充基礎(chǔ)設(shè)施容量，提高城市綜合防災(zāi)能力，節(jié)約土地資源的最為有效的途徑之一。在既有建筑物下方建造地下室，需要利用原樁基或者增設(shè)新的樁基承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載，再開挖土方。隨著樁周土減少，樁基逐漸暴露，這不但影響樁側(cè)摩阻力，還會導(dǎo)致樁的屈曲穩(wěn)定性明顯下降。所以，開展既有建筑樁基在樁周土開挖條件下穩(wěn)定性的研究尤為重要。
　　本文利用虛擬嵌固點法提出了樁入土深度部分處于嵌固、

2、未嵌固和半嵌固三種狀態(tài)下受壓計算長度公式。并利用數(shù)值分析和試驗研究的方法驗證公式的可靠性:首先，利用ANSYS有限元軟件分析特定開挖深度下混凝土方樁隨入土深度增加，其穩(wěn)定性系數(shù)的變化規(guī)律;其次，進行鋼管樁的模型試驗，得到不同回轉(zhuǎn)半徑的鋼管樁在某一開挖深度下的屈曲極限荷載和穩(wěn)定性隨入土深度增加的變化規(guī)律。將數(shù)值分析和試驗結(jié)果與公式計算值相比較。
　　結(jié)果表明:開挖深度一定時，隨入土深度的增加，樁的穩(wěn)定性系數(shù)在軟土中逐漸減小，在硬土中

3、卻稍有增大，但二者的穩(wěn)定性系數(shù)均趨于定值，這時便可認為入土深度達到其臨界嵌固深度，與《港口工程樁基規(guī)范》提出的4T值接近。虛擬嵌固點法充分考慮了樁端約束、樁本身和樁周土體等參數(shù)對樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響，尤其是樁的入土深度對計算長度系數(shù)和等效樁長的修正，更符合樁的實際受力狀態(tài)。數(shù)值分析方法和模型試驗較好的印證了本文提出的虛擬嵌固點法計算公式的可靠性，也為此公式在地下空間開發(fā)利用工程實際中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　針對實際工程中，樁長不變

4、，樁周土開挖深度增加的特點，利用ANSYS有限元軟件模擬其穩(wěn)定性的變化規(guī)律。結(jié)果表明:開挖深度越大、樁頂約束越弱、樁周土水平反力系數(shù)越小、樁徑越小時，樁基的穩(wěn)定性系數(shù)越小。同一開挖深度下，樁頂、樁身設(shè)置水平支撐比樁頂自由的樁基穩(wěn)定性提高2～3倍。在豎向荷載不變時，增加水平荷載，樁基穩(wěn)定性明顯下降，且隨開挖深度的增加，穩(wěn)定性下降的幅度增大，但水平支撐可有效抵抗水平荷載。在偏心距增大時，相同開挖深度下樁基的穩(wěn)定性系數(shù)明顯降低。數(shù)值分析結(jié)果與