工字形截面樁摩阻力研究.pdf

1、隨著現代化城市的高速建設，樁基礎已然成為現如今最為廣泛應用的基礎型式之一，樁基礎的作用是承擔上部結構傳來的荷載并將荷載傳遞到樁周土層與樁端土層。在工程實踐中，絕大多數工況下的基樁均處于復合受力狀態(tài)，也即復合受荷樁，這類基樁除承擔上部結構傳來的豎向荷載外，往往還需承擔一定的水平荷載作用，譬如地震作用產生的瞬時水平力、橋梁工程中交通工具的制動力對基樁產生的水平力和彎矩、波浪對橋基產生的長期沖刷力等等，這類荷載在橋梁工程、高層建筑、重型工業(yè)廠

2、房、海上石油平臺等的樁基設計中不容忽略。為滿足基樁復合承載特性的要求，近些年來巖土工程界悄然新興起了異形樁。異形樁相比于常規(guī)樁型來講其比表面積更大一些，對提高基樁豎向極限承載力極為有利，同時還能節(jié)省原材料，降低工程造價，適應了樁基發(fā)展的需求。異形樁主要分為縱截面異形樁與橫截面異形樁兩種，工字形截面樁作為一種新興的橫截面異形樁，施工工藝成熟，經濟效益顯著，具有非常廣闊的工程應用前景，但是就目前來講巖土工程界對工字形截面樁的相關研究尚存在較

3、大不足，鑒于此，本文進行工字形截面樁室內縮尺模型試驗研究，并采用 ABAQUS有限元軟件進行數值模擬，以對不同工況下的工字形截面樁側摩阻力分布規(guī)律進行深入研究、分析，本文主要研究內容有：
　?。?）本文首先進行工字形截面樁室內縮尺模型試驗，采集一系列樁身應變數據后，根據相關公式求得樁身測試截面的軸力進而繪制出樁身軸力曲線，在其基礎上根據公式繪制樁側摩阻力分布曲線并加以深入探討與分析，最后確定工字形截面樁的有效樁長。
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4、）在上述基礎上，利用ABAQUS有限元軟件對前述試驗過程進行數值模擬，在樁身軸力分布曲線基礎上繪制出樁側摩阻力分布曲線，并深入對比、分析數值模擬與前述模型試驗兩者的樁身軸力曲線及樁側摩阻力曲線走勢異同。通過對比分析發(fā)現樁側摩阻力的計算結果與試驗結果具有相同的變化規(guī)律，且數值相近，說明采用有限元分析方法及選取的模型力學參數是合理適用的。
　?。?）在上述研究成果基礎上對工字形截面單樁在堆載條件下的豎向承載特性加以分析。不同加載次序下

5、主要得出以下結論：
　　1）先堆載再施加樁頂豎向荷載時，本文工字形模型樁在20 kPa堆載作用下豎向抗壓極限承載力為2.0 kN左右，相比于無堆載工況下降低約33.3％。
　　2）先堆載再施加樁頂豎向荷載時，樁身軸力曲線除在第一級荷載下與無堆載時有較大差異外，其余荷載級數下的樁身軸力曲線其走勢二者大致相同；樁側摩阻力曲線情況亦然。
　　3）先施加樁頂豎向荷載再堆載時，又分為兩種工況：
　　1.堆載范圍相同堆載值不

6、同，有如下結論：同一堆載范圍下，等深度Z處樁身軸力隨著模型土表面堆載值的增大而增大，而且隨著堆載值的增大，樁身軸力曲線逐漸“外凸”，即呈現出單一波峰。對于樁側摩阻力來說，正摩阻力與負摩阻力的極大值均隨堆載值的增大而增大，除此之外，樁側摩阻力曲線與豎軸的交點Z1/L值（即中性點位置）依次約為0.27、0.35、0.42、0.45，即中性點逐漸下移，且下移速率逐漸減小。
　　2.堆載值相同堆載范圍不同，有如下結論：同一堆載值下，隨著堆