變截面工字型樁承載特性研究.pdf

1、實際工程中，絕大多數(shù)基樁均處于復合受力狀態(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。不可預見的地震作用產(chǎn)生的瞬時水平力，如正常使用狀態(tài)下交通工具的制動力。橋梁基樁工程中風、波浪、潮水均會產(chǎn)生水平力和彎矩；而高層建筑、橋梁、海上石油平臺以及深基坑支護等工程樁基設(shè)計中這些荷載作用均不能忽視。為滿足基樁復合承載特性要求，本文提出變截面工字型樁新樁型。目前國內(nèi)外對變截面工字型樁的理論及試驗研究均較少。為完善變截面工字型樁

2、理論及試驗研究，以及該樁型大規(guī)模的推廣應用，文章基于室內(nèi)縮尺模型試驗和ABAQUS有限元分析，對變截面工字型樁單樁及群樁承載特性進行了深入的探討和分析，主要的內(nèi)容有：
　?。?）運用室內(nèi)縮尺模型試驗方法，進行室內(nèi)變截面工字型單樁豎向靜載荷試驗承載特性研究，在縮尺模型試驗的基礎(chǔ)上利用大型通用有限元軟件 ABAQUS對縮尺模型試驗進行數(shù)值模擬分析，并將數(shù)值分析結(jié)果與縮尺模型試驗結(jié)果進行對比，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)驗公式。并確定變截面工字型樁有效樁長。
　　（2）利用單向循環(huán)加載法進行變截面工字型單樁水平靜載荷試驗，分別對垂直翼緣方向和垂直腹板方向進行試驗研究，對比豎向荷載作用下數(shù)值分析與試驗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對不同方向單樁水平試驗進行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。
　?。?）依托前期試驗及數(shù)值模擬積累的參數(shù)進行工字型群樁承載性能研究，依靠1/4模型模擬九樁承臺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、群樁和承臺的荷載分擔、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、當承臺沉降量超過4％倍樁頭截面長度后，出現(xiàn)承臺下土體荷載分擔比逐漸增大，群樁荷載分擔比減小的趨勢，最后荷載分擔比例趨于平穩(wěn)。
　　3、數(shù)值結(jié)果表明由于承臺、土、群樁復雜的相互作用造成不同位置樁頂荷載分配不均的結(jié)果，當荷載較小時，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