竖向抗压桩承载机理与受力特性分析方法
发布时间：2021-04-16 01:33
桩基础具有竖向承载力高,基础沉降小,调节不均匀沉降能力强等优点,成为大型建构筑物的主要基础型式。桩基承载力与沉降分析是桩基设计中的主要内容。本研究基于桩身布设钢筋应力计的单桩现场静载试验结果,分析了竖向抗压单桩荷载-沉降关系、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力和桩端摩阻力发挥特性等,总结了不同桩侧和桩端荷载传递模型,明确了荷载传递模型中各参数的意义和取值方法。以桩侧和桩端荷载传递双曲线模型为例,考虑群桩中各基桩间的相互作用,提出了群桩中各基桩的双曲线荷载传递函数,结合荷载传递法形成了考虑桩-土体系渐进变形的桩基承载特性迭代计算方法。
【文章来源】：山东科技大学学报(自然科学版). 2020,39(04)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
某超长试桩承载特性
由此可得某深度z处桩侧摩阻力τsz和相应位置处桩身位移Sz间关系的微分方程为：Caputo等[59]和刘善伟[39]的试验研究结果表明，桩-土间非线性相互作用主要体现在桩-土界面处，桩-土界面之外土体主要表现为弹性性状。Lee等[40]研究表明，桩-土间非线性特性主要集中在桩-土界面处，桩-土界面之外土体表现为弹性性状。任一深度z处的桩身位移Sz可表示为[60]:
式（16）为非线性微分方程，难以直接求解，可采用RungeKutta方法[61]、Taylor级数展开法[62]或摄动分析法[63]等进行求解。根据假定的桩端位移和桩端荷载传递模型获得桩端阻力，根据桩端位移、桩端阻力和上述求解方法，即可获得竖向抗压单桩任意深度z处的桩身位移和桩身轴力。假定一系列桩端位移，即可获得成层土中（可根据土层分布划分桩段长度）竖向抗压单桩桩顶荷载-沉降曲线。利用桩侧荷载传递模型（表2）和桩端荷载传递模型（表3），考虑桩-土体系摩阻力发挥特性（图3），结合迭代计算分析桩-土体系渐进破坏的桩基承载特性。为模拟不同条件下侧摩阻力和端阻的发挥特性，迭代计算方法中可根据具体情况灵活选用不同的桩侧和桩端荷载传递函数，并可根据土层分布情况（考虑土层的成层性）和桩尺寸变化情况将桩长划分成若干桩段以考虑不同土层中桩-土界面的参数变化，且可考虑地下水对不同桩段桩-土界面参数的影响。通过选用不同的非线性荷载传递模型采用桩顶至桩端迭代计算方法[56]或桩端至桩顶迭代计算方法[60,64-65]考虑单桩的非线性受力性状，并绘制桩顶荷载-沉降曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]软土地区超长单桩承载特性的现场试验研究[J]. 张骞,李术才,张乾青,李利平,周宗青. 岩土工程学报. 2013(S2)
[2]考虑侧阻软化和端阻硬化的群桩沉降简化算法[J]. 张乾青,李术才,李利平,陈云娟. 岩石力学与工程学报. 2013(03)
[3]群桩沉降简化计算方法[J]. 张乾青,张忠苗. 岩土力学. 2012(02)
[4]破坏和非破坏后注浆抗压桩受力性状现场试验研究[J]. 张忠苗,张乾青. 岩土工程学报. 2011(10)
[5]浙江财富金融中心超长单桩与群桩实测沉降分析[J]. 张忠苗,王智杰,张乾青. 岩石力学与工程学报. 2011(S1)
[6]软土地区大吨位超长试桩试验设计与分析[J]. 张忠苗,张乾青,张广兴,施茂飞. 岩土工程学报. 2011(04)
[7]A destructive field study on the behavior of piles under tension and compression[J]. Zhong-miao ZHANG1,2,Qian-qing ZHANG1,2,Feng YU3(1MOE Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China)(2Institute of Geotechnical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China)(3School of Civil Engineering and Architecture,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China). Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2011(04)
[8]层状土中群桩非线性沉降的摄动分析[J]. 高睿,胡念,曾亚武,王艳强. 岩土力学. 2011(03)
[9]层状地基群桩沉降计算的剪切位移解析算法[J]. 高盟,高广运,杨成斌,冯世进,季瑜君. 岩土力学. 2010(04)
[10]基于静荷载试验的群桩沉降简化分析[J]. 董光辉,杨敏,卢俊义. 水利学报. 2009(08)
硕士论文
[1]考虑桩—土体系渐进破坏的群桩基础差异沉降控制机理研究[D]. 刘善伟.山东大学 2018
本文编号：3140483
【文章来源】：山东科技大学学报(自然科学版). 2020,39(04)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
某超长试桩承载特性
由此可得某深度z处桩侧摩阻力τsz和相应位置处桩身位移Sz间关系的微分方程为：Caputo等[59]和刘善伟[39]的试验研究结果表明，桩-土间非线性相互作用主要体现在桩-土界面处，桩-土界面之外土体主要表现为弹性性状。Lee等[40]研究表明，桩-土间非线性特性主要集中在桩-土界面处，桩-土界面之外土体表现为弹性性状。任一深度z处的桩身位移Sz可表示为[60]:
式（16）为非线性微分方程，难以直接求解，可采用RungeKutta方法[61]、Taylor级数展开法[62]或摄动分析法[63]等进行求解。根据假定的桩端位移和桩端荷载传递模型获得桩端阻力，根据桩端位移、桩端阻力和上述求解方法，即可获得竖向抗压单桩任意深度z处的桩身位移和桩身轴力。假定一系列桩端位移，即可获得成层土中（可根据土层分布划分桩段长度）竖向抗压单桩桩顶荷载-沉降曲线。利用桩侧荷载传递模型（表2）和桩端荷载传递模型（表3），考虑桩-土体系摩阻力发挥特性（图3），结合迭代计算分析桩-土体系渐进破坏的桩基承载特性。为模拟不同条件下侧摩阻力和端阻的发挥特性，迭代计算方法中可根据具体情况灵活选用不同的桩侧和桩端荷载传递函数，并可根据土层分布情况（考虑土层的成层性）和桩尺寸变化情况将桩长划分成若干桩段以考虑不同土层中桩-土界面的参数变化，且可考虑地下水对不同桩段桩-土界面参数的影响。通过选用不同的非线性荷载传递模型采用桩顶至桩端迭代计算方法[56]或桩端至桩顶迭代计算方法[60,64-65]考虑单桩的非线性受力性状，并绘制桩顶荷载-沉降曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]软土地区超长单桩承载特性的现场试验研究[J]. 张骞,李术才,张乾青,李利平,周宗青. 岩土工程学报. 2013(S2)
[2]考虑侧阻软化和端阻硬化的群桩沉降简化算法[J]. 张乾青,李术才,李利平,陈云娟. 岩石力学与工程学报. 2013(03)
[3]群桩沉降简化计算方法[J]. 张乾青,张忠苗. 岩土力学. 2012(02)
[4]破坏和非破坏后注浆抗压桩受力性状现场试验研究[J]. 张忠苗,张乾青. 岩土工程学报. 2011(10)
[5]浙江财富金融中心超长单桩与群桩实测沉降分析[J]. 张忠苗,王智杰,张乾青. 岩石力学与工程学报. 2011(S1)
[6]软土地区大吨位超长试桩试验设计与分析[J]. 张忠苗,张乾青,张广兴,施茂飞. 岩土工程学报. 2011(04)
[7]A destructive field study on the behavior of piles under tension and compression[J]. Zhong-miao ZHANG1,2,Qian-qing ZHANG1,2,Feng YU3(1MOE Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China)(2Institute of Geotechnical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China)(3School of Civil Engineering and Architecture,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China). Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2011(04)
[8]层状土中群桩非线性沉降的摄动分析[J]. 高睿,胡念,曾亚武,王艳强. 岩土力学. 2011(03)
[9]层状地基群桩沉降计算的剪切位移解析算法[J]. 高盟,高广运,杨成斌,冯世进,季瑜君. 岩土力学. 2010(04)
[10]基于静荷载试验的群桩沉降简化分析[J]. 董光辉,杨敏,卢俊义. 水利学报. 2009(08)
硕士论文
[1]考虑桩—土体系渐进破坏的群桩基础差异沉降控制机理研究[D]. 刘善伟.山东大学 2018
本文编号：3140483
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