變截面工字型樁承載特性研究.pdf

1、實(shí)際工程中，絕大多數(shù)基樁均處于復(fù)合受力狀態(tài)，一方面承受上部結(jié)構(gòu)豎向荷載，另一方面承受較為顯著的橫向荷載作用。不可預(yù)見(jiàn)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。橋梁基樁工程中風(fēng)、波浪、潮水均會(huì)產(chǎn)生水平力和彎矩；而高層建筑、橋梁、海上石油平臺(tái)以及深基坑支護(hù)等工程樁基設(shè)計(jì)中這些荷載作用均不能忽視。為滿足基樁復(fù)合承載特性要求，本文提出變截面工字型樁新樁型。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)變截面工字型樁的理論及試驗(yàn)研究均較少。為完善變截面工字型樁

2、理論及試驗(yàn)研究，以及該樁型大規(guī)模的推廣應(yīng)用，文章基于室內(nèi)縮尺模型試驗(yàn)和ABAQUS有限元分析，對(duì)變截面工字型樁單樁及群樁承載特性進(jìn)行了深入的探討和分析，主要的內(nèi)容有：
　?。?）運(yùn)用室內(nèi)縮尺模型試驗(yàn)方法，進(jìn)行室內(nèi)變截面工字型單樁豎向靜載荷試驗(yàn)承載特性研究，在縮尺模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用大型通用有限元軟件 ABAQUS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，得出變截面工字型樁具備較高的豎向承載特性。此

3、外分析了樁身軸力分布曲線以及樁側(cè)摩阻力分布曲線。再此基礎(chǔ)上提出了變截面工字型單樁抗壓承載力經(jīng)驗(yàn)公式。并確定變截面工字型樁有效樁長(zhǎng)。
　　（2）利用單向循環(huán)加載法進(jìn)行變截面工字型單樁水平靜載荷試驗(yàn)，分別對(duì)垂直翼緣方向和垂直腹板方向進(jìn)行試驗(yàn)研究，對(duì)比豎向荷載作用下數(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)不同方向單樁水平試驗(yàn)進(jìn)行1/2模型三維模擬分析，分析了樁頂位移、樁身彎矩、受力樁前側(cè)土壓力，土體隆

4、起規(guī)律等多個(gè)工作性狀方面。結(jié)果表明：變截面工字型樁在垂直翼緣方向具備更好的水平承載能力。
　?。?）依托前期試驗(yàn)及數(shù)值模擬積累的參數(shù)進(jìn)行工字型群樁承載性能研究，依靠1/4模型模擬九樁承臺(tái)樁基研究其豎向承載特性。分析不同位置基樁軸力、側(cè)摩阻力分布規(guī)律、變截面工字型群樁最佳樁間距、荷載-位移響應(yīng)、群樁和承臺(tái)的荷載分擔(dān)、樁間土位移云圖分析得出以下結(jié)果：
　　1、群樁荷載超出1.109kN后，由于群樁作用上部樁間土夾持作用開(kāi)始逐漸減

5、小，上部樁側(cè)摩阻力則逐漸增大,下部樁側(cè)摩阻力基本沒(méi)有改變，這就表明不同位置的基樁樁側(cè)摩阻力影響范圍是存在差異的。
　　2、當(dāng)承臺(tái)沉降量超過(guò)4％倍樁頭截面長(zhǎng)度后，出現(xiàn)承臺(tái)下土體荷載分擔(dān)比逐漸增大，群樁荷載分擔(dān)比減小的趨勢(shì)，最后荷載分擔(dān)比例趨于平穩(wěn)。
　　3、數(shù)值結(jié)果表明由于承臺(tái)、土、群樁復(fù)雜的相互作用造成不同位置樁頂荷載分配不均的結(jié)果，當(dāng)荷載較小時(shí)，呈現(xiàn)出中心樁荷載大于邊樁，邊樁大于角樁的分布規(guī)律，之后隨荷載的增加，群樁中三種