中密砂土地基中H-T组合作用下单桩承载特性研究

发布时间：2019-09-27 03:11

【摘要】：为探讨中密砂土地基中桩顶水平力(H)与扭矩(T)组合作用单桩的承载特性,研制了适合于室内砂箱模型试验的H-T组合加载装置,并通过对比试验获得不同H-T大小组合与加载顺序(H→T或T→H)下的桩身内力变形与承载力,及其对桩身承载特性的相互影响曲线,结果表明:相比单一受荷时的水平或扭转极限承载力(H_u或T_u),H-T组合作用会导致桩身承载力减小,且H→T要比T→H的影响要明显,如先施加2/3T_u时桩身水平承载力减小约12.4%,而先施加2/3H_u后的桩身扭转承载力减幅达48.5%,故不能简单基于叠加原理评估组合受荷时的承载力。在此基础上,引入能反映水平力对桩身扭转承载力影响的桩侧扭转土抗力放大因子α_(TH),基于杆系有限元和m法建立了考虑桩周土约束及H-T耦合效应的桩身单元综合刚度矩阵,进而用MATLAB编制了H-T组合受荷桩的改进杆系有限元法计算程序,并将其结果与模型试验值进行对比分析。
【图文】：

、外径分别为29．5mm和32mm，泊松比为0．3。沿桩身8个截面(隔100mm)的两正交方向粘贴应变片(BX-120-3AA型)测试加载过程中的桩身剪切和弯拉(压)应变(参见图4)，应变片用AB胶粘贴保护后采用打孔方式从桩管内引出其导线，并于桩身外表面用502胶均匀粘贴一层试验所用细砂来改善桩身表面粗糙度［12］。(2)模型桩布置试验模型箱内净空尺寸(长×宽×高)为1200mm×600mm×1000mm，箱内模型桩平剖面布置分别如图1和图2所示，模型桩间距及与箱壁距离分别约15倍和11．25倍桩身外径D，以防止桩间相互影响及边界效应。图1模型桩平面布置Fig．1Planelayoutofmodelpiles图2模型桩剖面布置(单位:mm)Fig．2Profilelayoutofmodelpiles(unit:mm)(3)加载与测试装置为保证桩顶的水平力H和扭矩能独立分级施加，自行研制了加载装置(如图3):为减小弯矩影响，水平力H加载点紧贴砂面。将砝码重量通过设计的可移动力臂装置转化为扭矩T，力臂长l=0．1m，与滑轮固定于同一水平面，测得滑轮1和2的摩擦系数μ1=0．925，滑轮3为μ2=0．871，则桩顶施加的H和T分别为μ2G和μ1lcosθG，其中G为砝码重量，θ为桩顶扭转角。图3试验加载装置示意图Fig．3Schematicdiagramoftheloadingdevice位移测量:在桩身与砂面交接处安设一百分表(量程10mm)测量H作用方向的桩身水平位移x;由固定于桩顶的量角器测量扭转角ψ，为减小桩身转动引起的读数误差，于地面设置由滑槽、滑杆和细线组成的辅助观测装置，其细线与两滑杆连接后可在固定滑槽上平行移动，待预加荷载稳定后，细线应紧贴量角器并与其零刻度线对齐。应变测量:沿桩身8个截面均匀设置的8组应变片中，每组正交布置两类应变片(如图4):一直径方向采用45°角方向布置两枚相互垂直的应?

响规律。1模型试验1．1试验装置及检测方法(1)模型桩制作模型桩材料采用Q235型钢管，，长1000mm，内、外径分别为29．5mm和32mm，泊松比为0．3。沿桩身8个截面(隔100mm)的两正交方向粘贴应变片(BX-120-3AA型)测试加载过程中的桩身剪切和弯拉(压)应变(参见图4)，应变片用AB胶粘贴保护后采用打孔方式从桩管内引出其导线，并于桩身外表面用502胶均匀粘贴一层试验所用细砂来改善桩身表面粗糙度［12］。(2)模型桩布置试验模型箱内净空尺寸(长×宽×高)为1200mm×600mm×1000mm，箱内模型桩平剖面布置分别如图1和图2所示，模型桩间距及与箱壁距离分别约15倍和11．25倍桩身外径D，以防止桩间相互影响及边界效应。图1模型桩平面布置Fig．1Planelayoutofmodelpiles图2模型桩剖面布置(单位:mm)Fig．2Profilelayoutofmodelpiles(unit:mm)(3)加载与测试装置为保证桩顶的水平力H和扭矩能独立分级施加，自行研制了加载装置(如图3):为减小弯矩影响，水平力H加载点紧贴砂面。将砝码重量通过设计的可移动力臂装置转化为扭矩T，力臂长l=0．1m，与滑轮固定于同一水平面，测得滑轮1和2的摩擦系数μ1=0．925，滑轮3为μ2=0．871，则桩顶施加的H和T分别为μ2G和μ1lcosθG，其中G为砝码重量，θ为桩顶扭转角。图3试验加载装置示意图Fig．3Schematicdiagramoftheloadingdevice位移测量:在桩身与砂面交接处安设一百分表(量程10mm)测量H作用方向的桩身水平位移x;由固定于桩顶的量角器测量扭转角ψ，为减小桩身转动引起的读数误差，于地面设置由滑槽、滑杆和细线组成的辅助观测装置，其细线与两滑杆连接后可在固定滑槽上平行移动，待预加荷载稳定后，细线应紧贴量角器并与其零刻度线对齐。应变测量:沿桩身8个截面均匀
【作者单位】： 湖南大学;建发房地产有限公司;
【基金】：国家自然科学基金(51378197,51578231)
【分类号】：TU441;TU473.1

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本文编号：2542466