厚沖積覆蓋層橋梁樁基礎(chǔ)屈曲研究.pdf

1、本文以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用有限元軟件ANSYS7.1對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行三維有限元接觸模型的分析與計(jì)算，計(jì)算了樁基的屈曲臨界荷載，并就樁基的承載性能做了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 單樁在受軸向荷載作用下，會(huì)有三種破壞模式，即整體剪切破壞、刺入破壞和屈曲破壞。對(duì)于厚沖積覆蓋層的樁基礎(chǔ)，由于其樁端持力層強(qiáng)度大，且樁身長(zhǎng)(細(xì)長(zhǎng)比大)，樁周土體為軟弱土體，本文圍繞這一特性進(jìn)行屈曲臨界荷載計(jì)算。 首先，本文介紹了靜載試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置、加載方法，及如何通過(guò)靜載試

2、驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)確定樁基的豎向承載力。文章接下來(lái)做了樁土荷載傳遞機(jī)理的研究。對(duì)樁基的軸向承載力研究，有兩種確定方法，按土體的支承能力確定或按樁身的材料強(qiáng)度確定。實(shí)際上，樁的承載力是樁土共同作用的結(jié)果。由于樁土作用的復(fù)雜性，土體的不均勻性，不連續(xù)性等特點(diǎn)，使樁土共同作用的過(guò)程變的更為困難。研究表明，用非線性函數(shù)來(lái)描述荷載傳遞過(guò)程更為準(zhǔn)確。本文主要提出了三種數(shù)學(xué)模型：理想彈塑性模型，雙曲線模型和指數(shù)模型。本文重點(diǎn)介紹了指數(shù)模型的建立過(guò)程，通過(guò)力學(xué)

3、知識(shí)，建立了樁身荷載隨深度逐漸衰減的數(shù)學(xué)模型，認(rèn)為樁土荷載性狀與樁端、樁周土的剛度比，樁、土的剛度比，樁的長(zhǎng)徑比等因素有關(guān)。 通過(guò)對(duì)樁土作用采用三維有限元接觸模型模擬樁土間的接觸受力情況，并分別討論了樁基在有無(wú)土體作用下的臨界屈曲荷載。計(jì)算結(jié)果證明，樁周土體的作用使樁基的臨界屈曲荷載有了較大提高。同時(shí)對(duì)樁基進(jìn)行了靜力分析，樁側(cè)摩阻的分布與靜載試驗(yàn)的結(jié)果較相似。根據(jù)對(duì)樁周土抗力的研究，得到了土抗力與土體深度的函數(shù)表達(dá)式。

4、試驗(yàn)樁的有限元屈曲計(jì)算與分析表明，該樁基不會(huì)發(fā)生屈曲破壞?？紤]到該樁嵌巖深度和計(jì)算臨界屈曲荷載較大的特點(diǎn)，就其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先提出了樁基臨界嵌巖深度的探討，在此基礎(chǔ)上，就樁基結(jié)構(gòu)進(jìn)行最小樁徑和最佳嵌巖深度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，試驗(yàn)樁嵌巖深度的計(jì)算表明，優(yōu)化嵌巖深度為2.24m，小于實(shí)際深度(11米)。 Ⅰ文章最后對(duì)本文的研究成果進(jìn)行了總結(jié)?？偟膩?lái)說(shuō)，采用有限元軟件ANSYS來(lái)進(jìn)行三維樁土作用的模擬是可行的，但也存在一定缺點(diǎn)，就是計(jì)算