水平荷载对湿陷性黄土地区桩基传递函数影响的试验研究
发布时间：2021-01-15 10:08
西北地区是我国黄土分布的主要区域,其中湿陷性黄土占西北地区黄土总面积的70%以上,随着国家对西北地区经济发展的高度重视,路网规划和基础设施建设是实现经济发展的第一步,由于西北地区特殊的地质结构,在基础设施建设中桩基础的使用越来越多。近年来由于大跨度曲线桥和特高压输电塔的建设日趋广泛,桩基不仅会受到竖向荷载的作用,还会在离心力、机车制动力、牵引力等作用下受到水平荷载的作用。总结国内外学者的研究,在水平荷载作用下对单桩竖向荷载传递机理及桩土相对位移的研究还很缺乏,需要更多的学者在这一领域展开研究。基于以上原因,本文开展了不同荷载工况和不同桩周土环境工况下水平荷载对湿陷性黄土地区桩基竖向荷载传递机理及极限承载力影响的试验研究,主要结论如下:（1）混凝土单桩在桩顶竖向荷载作用下,桩身轴力随着埋深总体上逐渐减小,在接近单桩底部时,桩身轴力趋于为零;在桩顶竖向荷载较小时,轴力沿埋深递减的速率较快,曲线的斜率较大;随着桩顶竖向荷载的不断增大,轴力沿埋深递减的速率逐渐减慢,曲线的斜率较小。（2）在浸水和未浸水两组工况下,随着水平荷载和含水率的增加,桩顶转角均相应的增加,但浸水组桩顶转角增加更快;在相同...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桩侧摩阻力和桩身轴力图
兰州交通大学硕士学位论文-5-力形式。根据土体的性质和作用在桩上的外力分布和土体的极限平衡可以分为三角形、抛物线等三种形式。（2）弹性地基反力法[28-29]（m法）假定土体为弹性体，利用梁的弯曲理论求解基桩水平阻力。以温克勒地基模型为基础，将桩周围土体层层分为独立的弹簧。当弹簧受到应力时，只有受力弹簧压缩量与该弹簧所受力成正比例关系，而与其他弹簧无关。弹性理论法的不足之处是不能通过计算得出桩在地面以下的位移、转角、弯矩等。如图1.2所示，竖直单桩桩身埋入土体中，在露出的桩头位置处，作用有垂直基桩轴线的水平荷载0Q和外力偶矩0M，以桩土分界线与桩身轴线的交点为坐标原点O，沿桩深方向为z轴，垂直于桩轴线方向为x轴，在基桩上取微段dx，并规定图示方向为弯矩M和剪应力Q的正方向，根据静力平衡条件可得基桩弯曲微分方程为：0044),(0),(bxkzbxkxzqxzqdxxdEInh（1.1）上式中，EI为基桩的抗弯刚度；q(z,x)为单位面积上桩侧土体阻力；b0为基桩的计算宽度，当d≤1.0m时，b0=0.9（1.5d+0.5）；当d>1.0m时，b0=0.9(d+1)，n为与桩身侧向位移大小有关的待定常数或指数。图1.2弹性地基反力法计算示意图
水平荷载对湿陷性黄土地区桩基传递函数影响的试验研究-6-根据n取值的不同，将弹性地基反力法分为线弹性地基反力法（n=1）和非线弹性地基反力法（n≠1）。如图1.3所示，根据n的取值不同，弹性地基反力法通常可以分为以下四种方法：①张有龄法（常数法）二十世纪三十年代，我国学者张有龄提出了该方法，假设n=0，得出了水平荷载作用在桩基时，桩基内力和位移计算的解析解，该方法操作简便，很快得到了广泛应用。②“k”值法上世纪初前苏联专家提出该方法，认为地基系数在桩土分界线和第一中性点之间呈现二次抛物线形式增长，在第一中性点以下为常数保持不变。③“m”法上世纪三十年代在板桩墙的计算中提出该方法，认为地基系数与深度之间呈线性关系。由于微分方程的解难以求解，采用近似方法求解，我国铁路、公路桥梁桩基以及现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）均推荐使用。④“c”法二十世纪六十年代日本专家提出该方法，假定地基系数与深度的二分之一次方成正比关系，即假定n=0.5。图1.3不同弹性地基反力法计算示意图除此之外，还有很多学者也做了大量研究。如横山幸满和王伯惠分别用两种不同的方法给出了通解，吴恒立则给出了桩侧土压力与土体水平位移1/n次方的线性关系解，并提出了综合刚度原理和双参数法[30-32]。（3）p-y曲线法
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于渗水力加荷对侧向受荷桩的试验研究[J]. 袁炳祥,陈锐,杨雪强,罗庆姿,彭涛,汪亦显,谌文武. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[2]侧向受荷桩周土体内部位移场的模型试验研究[J]. 袁炳祥,吴跃东,陈锐,冯仲文,汪亦显. 浙江大学学报(工学版). 2016(10)
[3]组合荷载下单桩承载特性现场试验[J]. 赵春风,王卫中,赵程,邱志雄. 中国公路学报. 2013(06)
[4]砂土中大直径单桩水平受荷离心模型试验[J]. 朱斌,熊根,刘晋超,孙永鑫,陈仁朋. 岩土工程学报. 2013(10)
[5]砂土中竖向和弯矩荷载下单桩水平承载特性试验研究[J]. 赵春风,王卫中,赵程,廖乾旭. 岩石力学与工程学报. 2013(01)
[6]基于Hoek-Brown准则嵌岩段桩-岩侧阻力修正计算方法[J]. 戴国亮,龚维明,陈隆. 岩土工程学报. 2012(09)
[7]砂土中组合荷载下单桩承载特性的室内模型试验研究[J]. 顾国峰,赵春风,李尚飞,赵程,徐建平. 岩土工程学报. 2011(S2)
[8]基桩水平静载试验及内力和变形分析[J]. 陈祥,孙进忠,蔡新滨. 岩土力学. 2010(03)
[9]开挖条件下抗拔桩的承载力损失比分析[J]. 黄茂松,郦建俊,王卫东,陈峥. 岩土工程学报. 2008(09)
[10]水平荷载作用下PHC管桩的工作性状研究[J]. 洪家宝,张华华,陈鏐芬. 水利与建筑工程学报. 2007(04)
硕士论文
[1]组合荷载作用下单桩承载特性分析[D]. 李兆盟.南昌航空大学 2018
[2]冻土桩基水平承载力学特性试验研究[D]. 王海新.兰州交通大学 2018
[3]竖向荷载及浸水作用对黄土桩基水平承载特性影响的试验研究[D]. 吴奕喆.兰州交通大学 2018
[4]荷载传递法在桩基荷载～沉降关系中的研究与应用[D]. 何剑.长安大学 2015
[5]钻孔灌注桩载荷试验与承载性能分析[D]. 吕鹏飞.河北工程大学 2013
[6]斜桩水平承载特性的p-y曲线研究[D]. 任涛.浙江大学 2012
[7]浸水条件下湿陷性黄土场地桩基特性研究[D]. 刘争宏.西安理工大学 2008
[8]水平荷载桩的现场试验与数值模拟分析[D]. 张华华.扬州大学 2007
本文编号：2978715
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桩侧摩阻力和桩身轴力图
兰州交通大学硕士学位论文-5-力形式。根据土体的性质和作用在桩上的外力分布和土体的极限平衡可以分为三角形、抛物线等三种形式。（2）弹性地基反力法[28-29]（m法）假定土体为弹性体，利用梁的弯曲理论求解基桩水平阻力。以温克勒地基模型为基础，将桩周围土体层层分为独立的弹簧。当弹簧受到应力时，只有受力弹簧压缩量与该弹簧所受力成正比例关系，而与其他弹簧无关。弹性理论法的不足之处是不能通过计算得出桩在地面以下的位移、转角、弯矩等。如图1.2所示，竖直单桩桩身埋入土体中，在露出的桩头位置处，作用有垂直基桩轴线的水平荷载0Q和外力偶矩0M，以桩土分界线与桩身轴线的交点为坐标原点O，沿桩深方向为z轴，垂直于桩轴线方向为x轴，在基桩上取微段dx，并规定图示方向为弯矩M和剪应力Q的正方向，根据静力平衡条件可得基桩弯曲微分方程为：0044),(0),(bxkzbxkxzqxzqdxxdEInh（1.1）上式中，EI为基桩的抗弯刚度；q(z,x)为单位面积上桩侧土体阻力；b0为基桩的计算宽度，当d≤1.0m时，b0=0.9（1.5d+0.5）；当d>1.0m时，b0=0.9(d+1)，n为与桩身侧向位移大小有关的待定常数或指数。图1.2弹性地基反力法计算示意图
水平荷载对湿陷性黄土地区桩基传递函数影响的试验研究-6-根据n取值的不同，将弹性地基反力法分为线弹性地基反力法（n=1）和非线弹性地基反力法（n≠1）。如图1.3所示，根据n的取值不同，弹性地基反力法通常可以分为以下四种方法：①张有龄法（常数法）二十世纪三十年代，我国学者张有龄提出了该方法，假设n=0，得出了水平荷载作用在桩基时，桩基内力和位移计算的解析解，该方法操作简便，很快得到了广泛应用。②“k”值法上世纪初前苏联专家提出该方法，认为地基系数在桩土分界线和第一中性点之间呈现二次抛物线形式增长，在第一中性点以下为常数保持不变。③“m”法上世纪三十年代在板桩墙的计算中提出该方法，认为地基系数与深度之间呈线性关系。由于微分方程的解难以求解，采用近似方法求解，我国铁路、公路桥梁桩基以及现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）均推荐使用。④“c”法二十世纪六十年代日本专家提出该方法，假定地基系数与深度的二分之一次方成正比关系，即假定n=0.5。图1.3不同弹性地基反力法计算示意图除此之外，还有很多学者也做了大量研究。如横山幸满和王伯惠分别用两种不同的方法给出了通解，吴恒立则给出了桩侧土压力与土体水平位移1/n次方的线性关系解，并提出了综合刚度原理和双参数法[30-32]。（3）p-y曲线法
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于渗水力加荷对侧向受荷桩的试验研究[J]. 袁炳祥,陈锐,杨雪强,罗庆姿,彭涛,汪亦显,谌文武. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[2]侧向受荷桩周土体内部位移场的模型试验研究[J]. 袁炳祥,吴跃东,陈锐,冯仲文,汪亦显. 浙江大学学报(工学版). 2016(10)
[3]组合荷载下单桩承载特性现场试验[J]. 赵春风,王卫中,赵程,邱志雄. 中国公路学报. 2013(06)
[4]砂土中大直径单桩水平受荷离心模型试验[J]. 朱斌,熊根,刘晋超,孙永鑫,陈仁朋. 岩土工程学报. 2013(10)
[5]砂土中竖向和弯矩荷载下单桩水平承载特性试验研究[J]. 赵春风,王卫中,赵程,廖乾旭. 岩石力学与工程学报. 2013(01)
[6]基于Hoek-Brown准则嵌岩段桩-岩侧阻力修正计算方法[J]. 戴国亮,龚维明,陈隆. 岩土工程学报. 2012(09)
[7]砂土中组合荷载下单桩承载特性的室内模型试验研究[J]. 顾国峰,赵春风,李尚飞,赵程,徐建平. 岩土工程学报. 2011(S2)
[8]基桩水平静载试验及内力和变形分析[J]. 陈祥,孙进忠,蔡新滨. 岩土力学. 2010(03)
[9]开挖条件下抗拔桩的承载力损失比分析[J]. 黄茂松,郦建俊,王卫东,陈峥. 岩土工程学报. 2008(09)
[10]水平荷载作用下PHC管桩的工作性状研究[J]. 洪家宝,张华华,陈鏐芬. 水利与建筑工程学报. 2007(04)
硕士论文
[1]组合荷载作用下单桩承载特性分析[D]. 李兆盟.南昌航空大学 2018
[2]冻土桩基水平承载力学特性试验研究[D]. 王海新.兰州交通大学 2018
[3]竖向荷载及浸水作用对黄土桩基水平承载特性影响的试验研究[D]. 吴奕喆.兰州交通大学 2018
[4]荷载传递法在桩基荷载～沉降关系中的研究与应用[D]. 何剑.长安大学 2015
[5]钻孔灌注桩载荷试验与承载性能分析[D]. 吕鹏飞.河北工程大学 2013
[6]斜桩水平承载特性的p-y曲线研究[D]. 任涛.浙江大学 2012
[7]浸水条件下湿陷性黄土场地桩基特性研究[D]. 刘争宏.西安理工大学 2008
[8]水平荷载桩的现场试验与数值模拟分析[D]. 张华华.扬州大学 2007
本文编号：2978715
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