復(fù)合荷載作用下斜坡上單樁承載特性研究.pdf

1、近些年，隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，在很多實(shí)際工程中，由于受到地理位置的限制，很多樁基不得不設(shè)在斜坡上。這類基樁均處于復(fù)合受力狀態(tài)，一方面承擔(dān)上部主體結(jié)構(gòu)的豎向荷載，另一方面也承擔(dān)較為顯著的橫向荷載作用。不可預(yù)見的地震作用產(chǎn)生的瞬時(shí)水平力，如正常使用狀態(tài)下交通工具的制動(dòng)力；橋梁樁基工程中的風(fēng)、海浪、巨潮均會(huì)產(chǎn)生水平方向的力和彎矩；而高層建筑、橋梁、海上油田鉆井平臺(tái)以及深基坑支護(hù)等工程進(jìn)行樁基承載力設(shè)計(jì)時(shí)這些荷載作用均不能忽視。為研究基樁

2、復(fù)合承載特性，本文提出在斜坡上樁基受到水平和豎向荷載共同作用下樁基的承載特性研究。目前在建筑領(lǐng)域?qū)π逼律鲜芎蓸兜睦碚撗芯考霸囼?yàn)分析都很少。為完善斜坡上樁的理論和試驗(yàn)研究，以及該種條件下樁型大規(guī)模的推廣應(yīng)用，文章基于室內(nèi)縮尺模型試驗(yàn)和ABAQUS有限元數(shù)值模擬分析，對(duì)斜坡上承受復(fù)雜荷載的單樁承載特性進(jìn)行了比較全面的探討和分析，主要的內(nèi)容有：
　?。?）利用室內(nèi)縮尺模型進(jìn)行試驗(yàn)研究，做了室內(nèi)斜坡上的單樁在受到豎向靜載荷作用下的試驗(yàn)，對(duì)

3、其承載特性進(jìn)行了研究分析，在縮尺模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用大型通用ABAQUS有限元軟件對(duì)縮尺模型試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，并將數(shù)值分析結(jié)果與縮尺模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,得出豎向荷載作用下Q-S曲線、沿樁體埋深應(yīng)力分布曲線以及樁側(cè)摩阻力變化曲線。
　?。?）利用水平循環(huán)加載法進(jìn)行斜坡上單樁水平靜載荷試驗(yàn)，對(duì)比水平荷載作用下數(shù)值分析與試驗(yàn)Q-S曲線結(jié)果，確定模型參數(shù)有效性的基礎(chǔ)上，依靠ABAQUS對(duì)單樁水平試驗(yàn)進(jìn)行1/2模型三維模擬分析，分

4、析了樁頂側(cè)向位移、樁身彎矩、土體變形規(guī)律等多個(gè)工作性狀。結(jié)果表明：當(dāng)水平荷載增大時(shí)，樁頂?shù)乃絺?cè)移也隨之增大，但在加載前期，由于受到豎向荷載的作用，樁頂側(cè)移較?。辉谥鸺?jí)施加水平荷載作用下，由于試樁周圍土體的土壓力作用，彎矩結(jié)果有正有負(fù)，到一定深度會(huì)出現(xiàn)反向彎矩，并且樁身彎矩沿著樁體自上而下先增加后減小，最后趨于零，凸顯了柔性樁的特點(diǎn)。
　?。?）以前期試驗(yàn)及數(shù)值模擬積累的參數(shù)進(jìn)行斜坡上單樁承載性能研究，依靠1/2模型模擬斜坡上樁基

5、研究其豎向和水平承載特性。分析不同位置基樁軸力、側(cè)摩阻力分布規(guī)律、荷載-位移變化規(guī)律、樁間土位移云圖分析得出以下結(jié)果：
　　1）當(dāng)只有豎向荷載作用時(shí)，位于斜坡中間的P2樁的樁頂水平側(cè)移最大，其次是斜坡底端的P1樁，樁頂水平側(cè)移最小的是斜坡頂端的P3樁，當(dāng)豎向荷載保持不變時(shí)，隨著水平荷載的逐漸增大，樁頂?shù)乃絺?cè)移也隨之變大。當(dāng)豎向荷載不變，隨著埋深增大，土壓力值呈“S”型變化。
　　2）在豎向荷載作用下，當(dāng)水平荷載和樁身應(yīng)變片

6、位置相同時(shí)，該截面處彎矩P1＞P2＞P3。樁身彎矩則表現(xiàn)出隨著埋深自上而下先增加后減小，最后在E1處趨于零，樁身彎矩的影響主要集中在距離樁頂3/7處。
　　3）樁側(cè)摩阻力最大值并未出現(xiàn)在樁頂，P1樁出現(xiàn)在D1-E1處，P2樁出現(xiàn)在C1-D1處，P3樁出現(xiàn)在B1-C1處。當(dāng)水平荷載相同時(shí)，P1、P2、P3三根試樁在應(yīng)變片相同位置處的側(cè)摩阻力值P1＞P2＞P3。
　　4）在豎向荷載作用下，土體彈性模量為10MPa時(shí)的樁頂沉降量約