荷载作用下桩—土—承台系统的响应研究

发布时间：2017-11-28 13:06

  本文关键词：荷载作用下桩—土—承台系统的响应研究

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【摘要】：本文运用透明土技术与粒子图像测速技术相结合的试验方法对带承台单桩在竖向荷载作用下的土体变形进行了研究。透明土技术是在与天然土体性质相同或类似的前提下,用一种或几种透光材料代替天然土体颗粒,以达到土体内部可视化目的的技术。透明土由骨架材料和孔隙液体两部分组成。本试验所用透明土模型由白油与正十二烷以一定比例混合制成的孔隙液体与熔融石英砂骨架材料配置而成。粒子图像测试技术通过程序化的图像采集以及后处理来实现。很好的解决了传统的土工试验在研究土体中桩基受力响应时无法实现全场连续性测量,也不能观测到土体内部的变化等等问题。通过自行设计的透明土模型竖向荷载加载试验设备,分别对承台尺寸、桩长以及桩径作为变量条件的带承台单桩进行了分组试验,分析了土体在达到极限荷载下的变形情况。研究发现,桩周土体的变形可以分为桩顶、桩侧、桩底三个变形区域。桩顶变形区的横向影响范围只受承台尺寸的影响,与桩长与桩径无关；桩侧变形区的包络线从桩端开始,随承台尺寸的增大,覆盖桩身程度增大,直至与桩底变形区汇合；桩底变形区主要是以桩底为中心的不规则圆形区域,影响范围不受承台尺寸、桩长及桩径影响,只与沉降量有关。承台可以提高桩-土系统的极限承载力,同时,在达到极限承载力时,合理提高桩身长度可以有效的减小深层土体的变形,使得土体的破坏主要发生在浅层。桩径的作用主要体现在减小浅层土体的最大沉降值。这样就可以在合理的选择所用桩基的承台尺寸、桩长与桩径的前提下,仅对浅层土体改造加固就可以实现提高桩基的承载能力与降低经济成本的双重目的。在以上的研究基础上,本文还对带承台单桩在横向荷载下的桩-土响应进行了数值模拟。得到结论如下：承台本身自重及其与土体接触面的摩擦会抵消水平荷载,提高单桩整体的水平承载能力,承台越大,相同水平荷载下,桩身水平位移越小；承台尺寸的增大会提高桩侧整体的侧摩阻力,越大承台的桩具有越强的抵抗变形的能力；适度的增加桩长,可以有效的减小桩身的水平位移；在桩基设计时,在考虑桩长增加带来的水平抗力的提高时,还要考虑桩身的材质、直径等能否承受最大弯矩,且最大弯矩值恒出现在桩长的1/4处；当施加的水平荷载达到极限容许荷载时,承台仅对桩长度1/4深度内土体的反力有明显的影响；通常采用的p-y曲线的计算方法应用于弹塑性地基条件下带承台单桩时计算结果偏于保守；无承台时,地基土水平抗力系数除反弯点与桩底外,基本与弹性地基条件下的K法吻合,而承台的存在会改变桩周土体的抗力水平。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU470

【参考文献】

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本文编号：1234052