双层地基中倾斜受荷桩数值模拟分析

发布时间：2020-06-17 07:25

【摘要】：桩基础因具有承载力高、沉降小等特点在工程中得到了广泛应用。而诸如跨海大桥、海上钻井平台、风力发电塔等建(构)筑物的桩基础,在承受上部结构自重等引起的竖向荷载(V)的同时,往往还受到由于风力、波浪及漂流物撞击等引起的水平荷载(H)。因此,探讨同时受水平(H)和竖向(V)荷载作用下的倾斜受荷桩的承载机理,对合理评价桩身的V-H联合承载能力具有重要意义。为此,本文基于已有研究工作和成果,结合国家自然科学基金项目(NO:5157823151378197),完成了如下研究工作:首先,通过选取合适的土体本构模型(M-C)与桩-土接触模型(库仑摩擦),基于ABAQUS分别建立了单层稍密中砂地基、软黏土地基中单一竖向(V)、水平向(H)以及V-H联合受荷桩的3D数值分析模型,进而建立由稍密中砂和软黏土组成的双层地基中相应的3D数值分析模型,并分别结合已有载荷试验结果与工程实例验证了所建模型计算结果的可靠性。其次,基于经验证合理的3D数值模型,采用位移控制法,分别对单层及双层地基中受单一水平、竖向位移作用的长径比L/D=5和10的单桩进行模拟,得到相应工况下的桩身竖向和水平极限承载力V_(ult)和H_(ult)。随后,对各地基土工况下的单桩(L/D=5、10)施加倾角分别为0°、30°、45°、60°的桩顶荷载,模拟各类水平与竖向复杂荷载综合作用下的桩身荷载工况。进而结合各地基土工况下的倾斜受荷桩计算结果,分析了地基土类型、倾斜荷载的大小与倾角、双层地基上下土层的层厚比、桩身长径比L/D等因素对桩身水平位移、桩身弯矩、桩身主动侧与被动侧的桩-土接触压力以及地基土中的水平应力、位移的影响规律,同时运用Probe法计算获得了各地基土工况下长径比L/D=5和10的桩的桩身承载力包络线,进而总结出六种不同双层地基中倾斜受荷桩的桩身承载力变化特性,并讨论了相应的倾斜受荷单桩的破坏机理。最后,结合某工程现场单桩载荷试验,利用所建立的ABAQUS数值模型对该工程桩载荷试验进行了数值模拟分析,并将分析结果与现场载荷试验数据进行对比分析与验证。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU473.1
【图文】：

图 1.1 赤石特大桥基础 图 1.2 海上钻井平台基础传统意义上的桩基础一般主要承受竖向荷载的作用，但也正是因为桩基础的适应性广，导致在某些工作环境中桩基础往往也会受到如风荷载、轮船等的撞击荷载及车辆的动力荷载作用而处于倾斜受荷（即竖向及水平荷载的共同作用）状态[1]。近年来，由于受到外来水平荷载作用而引起的基础破坏事故也屡见不鲜。200

图 1.1 赤石特大桥基础 图 1.2 海上钻井平台基础传统意义上的桩基础一般主要承受竖向荷载的作用，但也正是因为桩基础的适应性广，导致在某些工作环境中桩基础往往也会受到如风荷载、轮船等的撞击荷载及车辆的动力荷载作用而处于倾斜受荷（即竖向及水平荷载的共同作用）状态[1]。近年来，由于受到外来水平荷载作用而引起的基础破坏事故也屡见不鲜。200

【参考文献】

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1 张玲;赵明华;赵衡;;倾斜荷载下桩柱式桥墩受力变形分析传递矩阵法[J];中国公路学报;2015年02期

2 刘晋超;熊根;朱斌;应盼盼;;砂土海床中大直径单桩水平承载与变形特性[J];岩土力学;2015年02期

3 赵春风;李俊;邱志雄;赵程;邹豫皖;;广东地区大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性试验研究[J];岩石力学与工程学报;2015年04期

4 王海东;高昌德;刘方成;;含水率对非饱和砂土力学特性影响的试验研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2015年01期

5 赵春风;刘丰铭;邱志雄;赵程;王卫中;;砂土中竖向和水平荷载共同作用下的单桩承载特性研究[J];岩土工程学报;2015年01期

6 黄晋;;斜向受荷基桩工作性状分析[J];浙江建筑;2014年02期

7 赵春风;王卫中;赵程;廖乾旭;;砂土中竖向和弯矩荷载下单桩水平承载特性试验研究[J];岩石力学与工程学报;2013年01期

8 文松霖;柴红涛;顾颖;;水平、弯矩荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究[J];长江科学院院报;2012年11期

9 郑刚;张立明;王琦;;超长桩荷载传递机理有限元分析[J];天津大学学报;2012年11期

10 代汝林;李忠芳;王姣;;基于ABAQUS的初始地应力平衡方法研究[J];重庆工商大学学报(自然科学版);2012年09期

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1 邹春华;单桩计算的弹性理论法及其改进[D];西南交通大学;2007年

本文编号：2717279