單樁基礎(chǔ)承載力離心模型試驗及數(shù)值模擬.pdf

1、樁基礎(chǔ)是工程中常見的深基礎(chǔ)形式，單樁的承載特性通常受到成樁形式、荷載作用形式以及樁周圍土體狀態(tài)的響。為了研究上述因素對砂土中單樁承載特性的影響，本文依托于大連理工大學(xué)的土工鼓式離心機(jī)，進(jìn)行了六種工況下的離心模型試驗，分別討論了不同砂土密實度、不同荷載形式、不同成樁方法、以及樁身表面不同摩擦系數(shù)對單樁承載特性的影響，并分析了各因素對單樁承載特性的影響規(guī)律和趨勢。試驗中使用的砂土是福建標(biāo)準(zhǔn)砂，為了避免粒徑大小對離心試驗的影響，將標(biāo)準(zhǔn)砂用0.

2、5mm大小的篩子進(jìn)行篩分。砂土試樣通過大連理工大學(xué)自主開發(fā)研制的自動撒砂設(shè)備采用砂雨法制備，排除了人為因素對制樣過程的影響，通過控制砂土流速、落距等關(guān)鍵因素，整個制樣過程實現(xiàn)了自動化，從而保證了試驗的均勻性和高度可重復(fù)性，確保了試驗數(shù)據(jù)的可靠性。試驗數(shù)據(jù)顯示，樁身表面粗糙程度對樁身承載力有較大影響，黏貼應(yīng)變片使樁身形成明顯凸起并顯著增加了樁身的摩擦系數(shù)，其試驗結(jié)果中，樁端阻力顯著高于其他組試驗，說明樁身摩擦系數(shù)的提高會使樁的承載能力顯著

3、提高;其次，相較于預(yù)埋樁，打入樁的承載能力要更大一些，這是由于在樁體的打入過程中，樁體本身對周圍土體有擠壓作用，因而使樁身附近土體被擠密，而預(yù)埋樁則不會，這個擠密效應(yīng)使得打入樁樁身周圍一定范圍內(nèi)土體的承載能力提高，從而提高了單樁的承載能力;第三，周圍土體相對密實度越大，樁身承載力越大，但樁承載能力的提高幅度與地基土體相對密實度的改變幅度之間不成比例關(guān)系變化;第四，通過樁身應(yīng)變片量測了軸力沿樁身的分布情況，結(jié)果顯示，樁側(cè)摩擦力對樁端反力有

4、顯著貢獻(xiàn)，且主要集中在樁身的前1/3范圍內(nèi)，其原因是摩擦力跟土體的水平應(yīng)力大小有直接關(guān)系，靠近土層表面處砂土的水平應(yīng)力很小，因此所能提供的摩擦力也很小，但是樁身軸向力的分布不能夠用線性來描述。
　　本文使用大型有限元軟件ABAQUS，使用軸對稱模型、三維模型以及CEL方法分別對單樁的豎向承載問題、水平承載問題和貫入問題進(jìn)行了數(shù)值計算。經(jīng)過與離心模型試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，證明了數(shù)值計算方法的有效性，結(jié)果表明，摩爾庫倫模型可以較好地描