基于突變理論及能量法的超長樁屈曲分析.pdf

1、近年來，隨著超長樁在高層建筑、大跨度橋梁以及港口工程中的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，超長樁屈曲穩(wěn)定性分析已成為樁基理論發(fā)展與工程應(yīng)用急需解決的重要課題。盡管國內(nèi)外學(xué)者對此已進(jìn)行了大量研究，但大都為基于第一類穩(wěn)定問題的特征值解法。國內(nèi)相關(guān)行業(yè)規(guī)范，更因缺少可靠的試驗數(shù)據(jù)與成熟的理論計算方法而僅能推薦一些經(jīng)驗公式。經(jīng)典m法地基反力系數(shù)不能合理反映超長樁實際的約束情況，屈曲分析得到的臨界荷載值偏大，給工程埋下安全隱患。而且由于樁身缺陷，樁土相互作用等非線

2、性因素的影響，基樁初始后屈曲分析及不完整基樁的屈曲穩(wěn)定性分析更缺乏系統(tǒng)深入的研究。因此，本文基于突變理論及能量法對超長樁屈曲穩(wěn)定進(jìn)行了如下主要研究工作： 引入非線性科學(xué)的突變理論，考慮樁身自重、樁側(cè)摩阻力以及冪函數(shù)分布的樁側(cè)地基反力系數(shù)模式，建立了超長樁屈曲穩(wěn)定分析的突變模型。計算分析表明：當(dāng)樁身埋置率較小時，樁身自重對基樁屈曲臨界荷載具有一定影響，而樁側(cè)摩阻力對超長樁屈曲臨界荷載的影響則可以忽略不計?；谕蛔兝碚搶﹄S機微小擾動

3、下超長樁失穩(wěn)破壞機理的數(shù)學(xué)分析表明：樁身缺陷等微小擾動對處于漸近穩(wěn)定狀態(tài)時的超長樁穩(wěn)定性影響較小，而對于臨界狀態(tài)的樁土體系，任何微小的擾動都會誘發(fā)超長樁發(fā)生失穩(wěn)破壞。與實測結(jié)果的比對表明，基于突變理論的超長樁豎向極限承載力分析模型能較好的吻合實際工況，突變理論對于超長樁的屈曲破壞判定具有較好的適用性。 鑒于經(jīng)典m法在超長樁屈曲穩(wěn)定分析中的局限性，本文改進(jìn)經(jīng)典m法，采用淺層土m法、深層土常數(shù)法的組合樁側(cè)土地基反力系數(shù)對覆蓋土層較厚

4、的超長樁進(jìn)行了屈曲分析。在此基礎(chǔ)上，假定樁側(cè)土地基反力系數(shù)為一般冪分布進(jìn)一步分析，并且將組合法、冪分布法與經(jīng)典m法進(jìn)行分析比較。分析表明：當(dāng)覆蓋土層很厚時，隨樁身埋深增大，無論地基反力系數(shù)呈何種分布，樁身穩(wěn)定計算長度最終均趨于一定值，即只有地面下一定深度的樁側(cè)土體對樁身屈曲穩(wěn)定起作用；分析還得到組合法中淺層土m法計算深度系數(shù)的合理取值范圍。 利用擾動法，結(jié)合能量原理對樁側(cè)地基反力系數(shù)分布為m法、組合法及一般冪分布時的超長樁初始后