超長(zhǎng)樁荷載傳遞及傾斜荷載下樁-土數(shù)值模擬分析.pdf

1、本文首先基于超長(zhǎng)樁的大量試驗(yàn)資料建立了考慮側(cè)土軟化的荷載傳遞模型并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，然后利用通用有限元軟件ABAQUS模擬了橫-豎向耦合荷載作用下超長(zhǎng)單樁及群樁，對(duì)成層土與樁的相互作用進(jìn)行了計(jì)算分析和參數(shù)化研究。在此基礎(chǔ)上，對(duì)單排斜樁和群樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體研究如下： 1、本文基于超長(zhǎng)樁大量試驗(yàn)資料，對(duì)傳統(tǒng)的荷載傳遞模型進(jìn)行改進(jìn)，建立與超長(zhǎng)樁側(cè)土工作性狀相適應(yīng)的彈性-軟化-穩(wěn)定三階段荷載傳遞模型，樁端采用雙曲線荷載傳遞模型模擬

2、土的非線性變形特性，并引入混凝土的Rusch模型用于考慮高水平荷載作用下超長(zhǎng)樁樁身混凝土的彈塑性性狀，從而建立了與超長(zhǎng)樁工作性狀相適應(yīng)的層狀地基中超長(zhǎng)樁荷載傳遞分析方法，并將荷載傳遞法計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。 2、研究橫-豎向耦合荷載作用下超長(zhǎng)單樁樁土相互作用，重點(diǎn)討論了橫向荷載以及豎向荷載對(duì)樁基豎向承載力、橫向承載力以及土體豎向側(cè)摩阻力、土體水平抗力的影響。研究表明橫向荷載的存在對(duì)超長(zhǎng)樁基礎(chǔ)的軸力、側(cè)摩

3、阻力、樁身彎矩有較大影響，且影響區(qū)域都集中在樁身較淺部區(qū)域。樁端土與樁周土的模量比Kbr對(duì)超長(zhǎng)樁基礎(chǔ)承載力的發(fā)揮有較大作用，隨著Kbr的增大，在高水平荷載作用下超長(zhǎng)樁基礎(chǔ)逐漸由摩擦樁向端承樁過(guò)渡。 3、對(duì)橫-豎向耦合荷載作用下單排樁的承臺(tái)-樁-土體系的彎矩、軸力和橫向土體抗力進(jìn)行了三維數(shù)值分析，就超長(zhǎng)樁樁頂水平位移過(guò)大，承載力不足的缺陷，對(duì)超長(zhǎng)樁上部進(jìn)行套管加固研究。研究表明，橫-豎向耦合荷載共同作用的單排雙樁結(jié)構(gòu)中，前后兩樁的

4、軸力、彎矩、側(cè)摩阻力存在較大差異。套管對(duì)淺部樁身的加固能較有效降低樁頂?shù)乃轿灰?，并能使淺部土體水平抗力、側(cè)摩阻力向更深部傳遞。 4、對(duì)橫-豎向耦合荷載作用下傾斜樁-土-承臺(tái)體系進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，參數(shù)敏感性分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合洋山深水港工程實(shí)例對(duì)橫-豎向耦合荷載作用下的斜頂板樁碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)洋山深水港二期的斜頂板樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)非線性有限元模擬計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比研究表明，本文的數(shù)值模型具有較好的可信度。可

5、用于實(shí)際工程中的結(jié)構(gòu)的局部受力進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。當(dāng)斜頂樁板樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)同時(shí)受高填土側(cè)土壓力和豎向荷載共同作用時(shí)，豎向荷載的變化對(duì)結(jié)構(gòu)水平承載力影響顯著。 5、對(duì)橫-豎向耦合荷載作用下超長(zhǎng)群樁不同布樁形式進(jìn)行分析，對(duì)兩種布樁形式下的彎矩、軸力、樁頂水平力的分布和變化進(jìn)行了深入研究。在相同橫-豎向耦合外荷載的作用下的群樁基礎(chǔ)，圓形布樁比方形布樁的水平和豎向位移均小，且圓形布樁樁身彎矩、土體水平抗力相對(duì)更小，各樁軸力分布更均勻，更有利于超