坡頂斜向受荷樁承載性能的計(jì)算分析與模型試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著山區(qū)城市建設(shè)與電力交通建設(shè)的迅速發(fā)展，可利用土地資源愈發(fā)匱乏，許多高層建(構(gòu))筑物與高聳結(jié)構(gòu)物(如高層建筑、高架橋梁、高壓輸電線塔、信號傳送塔等)不得不直接修建在山坡頂面上等復(fù)雜地質(zhì)條件下，此時樁基不僅用于加固邊坡，而且同時作為建筑物的基礎(chǔ)，具有承重和阻滑雙重功能，又兼有抵抗風(fēng)荷載、地震慣性力所引起的水平荷載或傾斜荷載及力矩荷載的瞬時或循環(huán)作用，其受力性狀遠(yuǎn)比抗滑樁和水平地面受荷樁復(fù)雜。對這種位于斜坡頂面上受傾斜荷載或復(fù)合加載作用的

2、樁基而言，其樁一土一邊坡相互作用機(jī)理、荷載傳遞規(guī)律、基樁工作性能等尚不十分明確，傳統(tǒng)的基樁計(jì)算方法與分析理論難以適用，亟待開展深入而細(xì)致的研究。為此，本文結(jié)合遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目，針對邊坡頂面上受傾斜荷載與力矩荷載作用的復(fù)合受荷樁開展了基樁工作性能的計(jì)算分析方法研究，并通過室內(nèi)模型試驗(yàn)深入探討了邊坡頂面上傾斜受荷樁的工作機(jī)理和承載性能，以期為邊坡頂面上斜向受荷樁的設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。本項(xiàng)研究對于豐富樁基工程分析理論與設(shè)計(jì)方法具有重要的學(xué)

3、術(shù)價(jià)值與工程實(shí)際意義。具體的研究工作如下： (1)在綜合分析和評價(jià)國內(nèi)外各類樁基研究工作的基礎(chǔ)上，分析了邊坡頂面上傾斜受荷樁的受力特點(diǎn)，并據(jù)此將基樁分為自由段、受荷段、嵌固段三個特征樁段，分別提出了基樁的破壞模式。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮P-△效應(yīng)、滑坡推力、地基系數(shù)、樁身側(cè)摩阻力、樁身自重等影響因素，建立了各特征樁段的微分方程?；诘鼗戳ο禂?shù)“m”法，采用矩陣計(jì)算方法，推導(dǎo)出表達(dá)基樁工作性能的冪級數(shù)解答。假定樁身位移為十次冪函數(shù)

4、，結(jié)合冪級數(shù)解答中傾斜荷載下基樁受力微分方程，通過自行編制的MATLAB計(jì)算程序確定出樁身水平位移、轉(zhuǎn)角、彎矩、剪力及樁側(cè)土抗力分布。并通過具體工程實(shí)例驗(yàn)證了本文解答的合理性。 (2)為了揭示傾斜加載條件下斜坡頂面上基樁的承載性能，開展了室內(nèi)模型試驗(yàn)研究；以粉土邊坡為研究對象，通過自行設(shè)計(jì)的大型模型槽和研制的傾斜加載設(shè)備，對剛性混凝土預(yù)置短樁進(jìn)行了多組模型試驗(yàn)測試，包括：不同傾角邊坡、樁頂不同傾角加載方式、基樁到坡頂不同距離、基

5、樁嵌入深度等不同工況共十一組室內(nèi)模型試驗(yàn)，并量測受荷過程中樁身水平位移、彎矩和樁側(cè)土抗力，以此分析基樁內(nèi)力、樁側(cè)土抗力分布規(guī)律。 (3)基于水平地面與邊坡頂面上傾斜受荷樁十一組模型試驗(yàn)的結(jié)果，繪制各試驗(yàn)樁在泥面處及泥面以上100mm處樁身水平位移與傾斜荷載關(guān)系曲線，不同荷載下沿樁身各點(diǎn)彎矩分布圖、樁側(cè)土抗力分布圖、水平位移分布圖，以及典型深度(泥面以下50mm,150mm與250mm)樁側(cè)土抗力與水平位移關(guān)系曲線；通過深入細(xì)致的