水平力（H）-扭矩（T）组合受荷桩承载特性模型试验研究
发布时间：2021-02-11 07:06
为探讨单桩基础在桩顶水平力（H）-扭矩（T）组合作用下的承载特性,研制了H-T组合加载装置.通过室内砂箱模型对比试验,获得了8组H-T组合工况下的桩身内力变形与承载力结果.其表明:相比于单一水平受荷或受扭桩的极限承载力（Hu或Tu）,两种荷载的不同大小组合与加载顺序（H→T或T→H）均会导致相应桩身承载力的减小,且H→T组合的影响要比T→H组合明显,如2Tu/3→T时桩身水平承载力减小约12.4%,而2 Hu/3→T组合下桩身扭转承载力减幅达48.5%,故工程设计时不宜基于叠加原理计算HT受荷桩的承载力.在此基础上,采用基于MATLAB编制的可考虑桩周土约束及H-T耦合效应的改进杆系有限元法计算程序求解了不同工况下的H-T组合受荷桩的桩顶扭转角及桩身扭矩与弯矩,并将计算结果与模型试验值进行了对比分析.
【文章来源】：湖南大学学报(自然科学版). 2017,44(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１模型桩剖面布置图Ｆｉｇ．１Ｐｒｏｆｉｌｅｌａｙｏｕｔｏｆｍｏｄｅｌｐｉｌｅｓ
沿桩身间隔１００ｍｍ的８个截面２个正交方向粘贴应变片（ＢＸ－１２０－３ＡＡ型，栅长３ｍｍ，栅宽２ｍｍ，电阻（１２０±０．１）Ω，灵敏系数２．０８±１）．测试试验过程中扭矩和水平力引起的桩身剪切和弯拉（压）应变，应变片用ＡＢ胶粘贴保护后通过打孔从桩管内引出其导线．桩端用５０２胶粘贴直径为Ｄ的钢片进行封口处理．因管壁较光滑，为提高桩身承载力［１２］，于桩身外表面用５０２胶均匀粘贴一层试验所用细砂．模型桩平面布置如图２所示．图２模型桩的平面布置图Ｆｉｇ．２Ｐｌａｎｅｌａｙｏｕｔｏｆｍｏｄｅｌｐｉｌｅｓ１２７
在模型箱底铺填２００ｍｍ厚砂，然后将模型桩临时垂直固定后继续填砂，直至与箱顶平齐．为了使每次试验填筑砂土有较好的一致性和均匀性，每次试验均用同质量的砂填满模型箱，且每层铺填（２００ｍｍ）后用５ｋｇ重锤、落距４００ｍｍ满夯２遍，前后２遍夯击点错位半锤．１．４加载与测试装置为保证加载过程中桩顶水平力Ｈ与扭矩Ｔ能独立分级施加，自行研制了组合加载装置．为减小弯矩影响，水平力加载位置紧贴砂面．设计的可移动力臂装置可将砝码重量转化为扭矩（如图３所示），力臂长ｌ＝０．１ｍ，将其固定在与滑轮同一水平面上，测得１号、２号滑轮的摩擦因数μ１＝０．９２５，３号滑轮μ２＝０．８７１，则施加的扭矩和水平力分别为μ１ｌｃｏｓθＧ和μ２Ｇ，其中θ为桩顶扭转角，Ｇ为砝码重量．图３试验加载装置示意图Ｆｉｇ．３Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｄｅｖｉｃｅ１．４．１桩身应变测量沿桩身均匀设置８组应变片，每个截面正交布置２类应变片，其中：一正交直径方向的２个应变片Ｈ用以测量弯拉（压）应变；另一直径方向的２个应变片Ｔ采用沿桩身４５°角方向布置２枚相互垂直的应变片，用以测量剪应变．其具体布置如图４所示．所有应变片均采用１／４桥接后通过ＤＨ３８１６型静态电子应变箱动态采集．图４桩身应变片布置图Ｆｉｇ．４Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｓｔｒａｉｎｇａｇｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｐｉｌｅｓｈａｆｔ１．４．２位移测量沿水平力作用方向在桩身与砂面交接处设置一百分表（量程１０ｍｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Gibson地基中V-T联合受荷桩承载力分析[J]. 邹新军,王亚雄,徐洞斌. 工程力学. 2015(08)
[2]近海复杂环境下的H-M-T受荷桩内力位移分析[J]. 邹新军,徐洞斌,王亚雄. 防灾减灾工程学报. 2014(06)
[3]成层地基中单桩受扭弹塑性分析[J]. 邹新军,徐洞斌,王亚雄. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(09)
[4]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)
[5]水平及扭转荷载作用下群桩基础受力分析方法[J]. 陈仁朋,郑中,孔令刚,凌道盛. 岩土工程学报. 2013(08)
[6]群桩扭转非线性模型[J]. 孔令刚,张利民. 岩土力学. 2009(08)
[7]竖向及水平荷载加载水平、顺序对单桩承载力的影响[J]. 郑刚,王丽. 岩土工程学报. 2008(12)
[8]成层地基中倾斜偏心荷载下基桩位移特性室内模型试验研究[J]. 赵明华,李微哲,杨明辉,单远铭. 土木工程学报. 2006(12)
[9]倾斜荷载下基桩的研究现状及发展动态[J]. 赵明华,吴鸣,邹新军. 湖南大学学报(自然科学版). 2003(04)
[10]轴、横向荷载下桥梁基桩的受力分析及试验研究[J]. 赵明华,吴鸣,郭玉荣. 中国公路学报. 2002(01)
本文编号：3028731
【文章来源】：湖南大学学报(自然科学版). 2017,44(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１模型桩剖面布置图Ｆｉｇ．１Ｐｒｏｆｉｌｅｌａｙｏｕｔｏｆｍｏｄｅｌｐｉｌｅｓ
沿桩身间隔１００ｍｍ的８个截面２个正交方向粘贴应变片（ＢＸ－１２０－３ＡＡ型，栅长３ｍｍ，栅宽２ｍｍ，电阻（１２０±０．１）Ω，灵敏系数２．０８±１）．测试试验过程中扭矩和水平力引起的桩身剪切和弯拉（压）应变，应变片用ＡＢ胶粘贴保护后通过打孔从桩管内引出其导线．桩端用５０２胶粘贴直径为Ｄ的钢片进行封口处理．因管壁较光滑，为提高桩身承载力［１２］，于桩身外表面用５０２胶均匀粘贴一层试验所用细砂．模型桩平面布置如图２所示．图２模型桩的平面布置图Ｆｉｇ．２Ｐｌａｎｅｌａｙｏｕｔｏｆｍｏｄｅｌｐｉｌｅｓ１２７
在模型箱底铺填２００ｍｍ厚砂，然后将模型桩临时垂直固定后继续填砂，直至与箱顶平齐．为了使每次试验填筑砂土有较好的一致性和均匀性，每次试验均用同质量的砂填满模型箱，且每层铺填（２００ｍｍ）后用５ｋｇ重锤、落距４００ｍｍ满夯２遍，前后２遍夯击点错位半锤．１．４加载与测试装置为保证加载过程中桩顶水平力Ｈ与扭矩Ｔ能独立分级施加，自行研制了组合加载装置．为减小弯矩影响，水平力加载位置紧贴砂面．设计的可移动力臂装置可将砝码重量转化为扭矩（如图３所示），力臂长ｌ＝０．１ｍ，将其固定在与滑轮同一水平面上，测得１号、２号滑轮的摩擦因数μ１＝０．９２５，３号滑轮μ２＝０．８７１，则施加的扭矩和水平力分别为μ１ｌｃｏｓθＧ和μ２Ｇ，其中θ为桩顶扭转角，Ｇ为砝码重量．图３试验加载装置示意图Ｆｉｇ．３Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｄｅｖｉｃｅ１．４．１桩身应变测量沿桩身均匀设置８组应变片，每个截面正交布置２类应变片，其中：一正交直径方向的２个应变片Ｈ用以测量弯拉（压）应变；另一直径方向的２个应变片Ｔ采用沿桩身４５°角方向布置２枚相互垂直的应变片，用以测量剪应变．其具体布置如图４所示．所有应变片均采用１／４桥接后通过ＤＨ３８１６型静态电子应变箱动态采集．图４桩身应变片布置图Ｆｉｇ．４Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｓｔｒａｉｎｇａｇｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｐｉｌｅｓｈａｆｔ１．４．２位移测量沿水平力作用方向在桩身与砂面交接处设置一百分表（量程１０ｍｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Gibson地基中V-T联合受荷桩承载力分析[J]. 邹新军,王亚雄,徐洞斌. 工程力学. 2015(08)
[2]近海复杂环境下的H-M-T受荷桩内力位移分析[J]. 邹新军,徐洞斌,王亚雄. 防灾减灾工程学报. 2014(06)
[3]成层地基中单桩受扭弹塑性分析[J]. 邹新军,徐洞斌,王亚雄. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(09)
[4]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)
[5]水平及扭转荷载作用下群桩基础受力分析方法[J]. 陈仁朋,郑中,孔令刚,凌道盛. 岩土工程学报. 2013(08)
[6]群桩扭转非线性模型[J]. 孔令刚,张利民. 岩土力学. 2009(08)
[7]竖向及水平荷载加载水平、顺序对单桩承载力的影响[J]. 郑刚,王丽. 岩土工程学报. 2008(12)
[8]成层地基中倾斜偏心荷载下基桩位移特性室内模型试验研究[J]. 赵明华,李微哲,杨明辉,单远铭. 土木工程学报. 2006(12)
[9]倾斜荷载下基桩的研究现状及发展动态[J]. 赵明华,吴鸣,邹新军. 湖南大学学报(自然科学版). 2003(04)
[10]轴、横向荷载下桥梁基桩的受力分析及试验研究[J]. 赵明华,吴鸣,郭玉荣. 中国公路学报. 2002(01)
本文编号：3028731
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