斜向荷載作用下傾斜樁沉降特性的三維有限元分析.pdf

1、隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)快速發(fā)展的同時，越來越多的大型、特種建筑應(yīng)運而生，如拱形結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、海洋石油平臺、電視塔及輸電線路等。這類建筑的基礎(chǔ)需要承受很大的斜向荷載。為此，通常將這類樁基礎(chǔ)設(shè)置成斜樁以便能承受更大的斜向荷載。同時，在樁基礎(chǔ)施工過程中由于各種因素會造成大量傾斜直樁。由于斜樁在外荷載作用下的工作性狀和承載機理要比豎直樁的復(fù)雜的多，目前對其工作機理的認識還不完善，還缺乏可行和可靠的分析和計算方法，這使得在許多情況下傾斜樁基礎(chǔ)的應(yīng)用以

2、及工程事故的處理受到一定的限制。
　　 為更進一步了解斜向荷載作用下斜樁的工作性狀，本文通過有限元法對斜向荷載作用下傾斜單樁以及設(shè)置斜樁的群樁工作性狀與沉降影響因素進行了數(shù)值模擬與分析，其主要工作和結(jié)論如下：
　　 (1)簡要介紹了傾斜樁工作性狀的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主要成果以及有限元的基本思想與樁-土相互作用數(shù)值建模分析中應(yīng)注意的問題等。
　　 (2)采用有限元分析軟件Adina8.4對傾斜荷載作用下傾斜單樁的沉降

3、特性及其影響因素進行了數(shù)值模擬與分析。結(jié)果表明：①當(dāng)樁體材料、樁長等因素一定，樁身傾斜度在一定范圍內(nèi)時對傾斜樁的沉降量要小于豎直樁。②斜向荷載作用下，并非傾斜樁的傾斜角度越大越好，也并非當(dāng)荷載傾斜角度與樁身傾斜角度相同時樁項沉降最小。③豎向荷載作用下，傾斜樁的水平應(yīng)力平衡點位置與荷載大小、樁身傾斜度等因素有關(guān)。在其他條件不變的情況下，加強平衡點處樁體的強度能有效提高傾斜樁的承載能力。④當(dāng)傾斜樁承受斜向荷載時，傾斜樁的樁身會發(fā)生反彎變形。

4、當(dāng)斜向荷載的傾斜角度與傾斜樁的傾斜角度一致時，反彎變形最小。⑤樁長、樁徑、樁與樁周土的材料模量等因素都對樁頂沉降有較大影響，其影響程度與這些因素和荷載的大小有關(guān)。
　　 (3)采用Adina軟件分析了多層土中荷載傾斜角度與樁身傾斜度以及樁長和樁徑等對樁頂沉降的影響。結(jié)果表明：①當(dāng)荷載傾斜度較小時(例如5°)，在一定范圍內(nèi)隨著樁身傾斜度的增加，樁頂沉降值也相應(yīng)增加。當(dāng)樁身傾斜度與荷載傾斜度一致時，樁頂沉降值最小。②當(dāng)荷載傾斜角度為

5、10°時，此時并非當(dāng)荷載傾斜角度與樁身傾斜度一致時沉降最小。至于樁身傾斜度取什么值時樁頂沉降最小還要結(jié)合具體的工程地質(zhì)和外荷載大小等因素綜合確定。③當(dāng)荷載傾斜度為15°時，也并非當(dāng)荷載傾斜角度與樁身傾斜度一致時沉降最小，反而樁身傾斜度略小時樁頂沉降最小。④當(dāng)荷載傾斜角度較小時，可采用與荷載傾斜角度一致的傾斜樁；當(dāng)荷載傾斜角度較大時，傾斜樁樁身傾斜度應(yīng)略小于荷載傾斜度時的樁頂沉降則較小，其樁身最佳傾斜角度還結(jié)合其他條件進行進一步確認。⑤斜

6、向荷載作用于傾斜樁時，當(dāng)樁端土的土質(zhì)較好時，改變樁長比改變樁徑能更好地抵抗荷載作用從而減小樁頂沉降。
　　 (4)采用數(shù)值分析的方法分析了斜向荷載作用下樁群中設(shè)置斜樁對其承載力和沉降特性的影響。通過數(shù)值分析，表明：①樁身剛度、土質(zhì)、傾斜樁的數(shù)量、樁長與傾角等是影響斜向荷載作用下傾斜群樁沉降的主要因素。②在傾斜角度為30°的斜向荷載作用下，傾斜樁的傾角在30°范圍內(nèi)越大，則承臺中心沉降值越小。③當(dāng)傾斜樁的傾角在10°～20°變化時