水平靜動荷載下單樁受力特性的顆粒流數(shù)值模擬.pdf

1、本文借助于基于離散元理論的顆粒流(PFC)程序在處理土與結構物的相互作用、大變形與破壞等方面的優(yōu)勢以及能模擬砂土顆粒細觀特性等特點，利用結構相似理論建立了樁．土縮尺模型，在模型和原型自重絕對等效的基礎上，對樁基礎承受水平靜動荷載時水平受荷樁的受力特性及土體在受荷過程中的細觀結構反應進行了顆粒流數(shù)值模擬。 本文的研究從程序編制、計算機模擬、模擬結果對比分析三個方面完成，所做的工作主要為： 1．進行了水平受荷單樁承載特性的靜

2、力分析，研究了樁、土特性如樁徑(D)、樁周土體內摩擦系數(shù)μ對樁-土相互作用的影響； 2．進行了正弦波激勵下的樁基動力位移響應的顆粒流模擬，分析了動荷載振動頻率f、振動幅值α<,max>、樁頂約束條件、上部結構質量等因素的變化對樁橫向振動響應的影響。 通過以上仿真模擬，主要研究成果如下： 1．在樁前土體中離砂土表面約為0.45倍的樁入土深度處，存在一個“應力核”。樁身土壓力分布呈轉動中心以上的拋物線形和轉動中心下的

3、直線形，從樁頂非線性增大到0.45倍的樁入土深度處(“應力核”位置)，再近似線性減小到轉動中心處的零值，最后線性增大到樁底最大值； 2．樁體受側向荷載時，對樁頂位移影響因素最大的是樁徑，其次是土層性質，最后是樁身材料模量。這樣，在進行水平承載樁基設計時，如果工程對樁頂位移有嚴格的小位移要求，則考慮用更大直徑的樁徑以減小樁頂?shù)膫认蛭灰疲欢鴺扼w材料模量對樁側向位移影響較小，因而在工程設計時采用增大混凝土標號等手段對減小樁身側向位移作

4、用不太明顯，可以考慮用低標號混凝土(在滿足施工要求的前提下)。 3．水平動荷載作用下，樁的橫向最大位移響應和速度響應出現(xiàn)在樁頂，所以實際工程中承臺與樁頭的連接處往往是震害頻發(fā)部位； 4．簡諧波的振動頻率和加速度幅值、上部結構質量和樁頂約束條件等四種單因素中，振動頻率、加速度幅值及樁頂上部結構質量是影響單樁橫向動力響應的主要因素，單樁的橫向動力響應隨地震基本加速度和樁頂上部結構質量的增大而增大，對場地振動頻率的變化尤其敏感