挤密效应对砂土中水平受荷桩承载特性影响的小比尺模型试验研究

发布时间：2020-04-14 19:10

【摘要】：桩基础是承受水平载荷最有效的基础形式之一,具有较好承载特性,能够满足建筑物正常使用的要求。预制桩在贯入土体后会引起周围土体变形,桩身对周围土体产生很大的横向压力,将土体中等同于桩身体积的土挤向周围而使之密实,桩身和桩端周围一定范围内的土会发生不同程度的扰动和重塑,进而使桩基承载力因挤密效应而产生影响。预制管桩的桩基直径、入土深度、桩端形式及土体相对密度等的不同都会导致打桩过程中桩基对周围土体挤压程度不同,因而对单桩水平承载力产生的影响程度也不同。挤土桩在受到风荷载、波浪荷载等水平循环荷载作用下承载力会发生较大的变化,如果设计时不考虑桩基在后续使用过程中可能遭受的循环荷载对桩基承载力的影响,可能会产生不经济的设计方案或桩基础的提前破坏。桩基础在砂土中的挤密效应与桩基的长径比、桩径以及土体相对密度密切相关,而不同位移幅值的循环荷载也会对桩基础的承载力产生不同的影响,因此本文通过室内模型试验及数值模拟的方法,研究分析了不同长径比、桩径以及土体相对密度下单桩基础在水平静力及循环荷载作用下的变形特性与承载力变化机理。基于深圳大学岩土工程实验室开发的数控双轴伺服运动平台,开展了砂土中不同桩径、不同埋深、不同砂土相对密度、不同位移幅值、不同桩头形式(开口桩和闭口桩)下水平静力及循环加载试验。研究发现在不同密实度砂土中,相同位移幅值时开口桩承载力始终弱于闭口桩,且随着位移幅值和埋深的增大,开口桩和闭口桩之间承载力差值在逐渐减小。桩径和土体相对密度都会对开口桩、闭口桩间承载力差值造成较大的影响。循环荷载作用下松砂中不同桩径的开口桩、闭口桩的桩基水平承载力都得到了较大提升,循环荷载位移幅值的增加也会提高单桩水平承载力,且位移幅值的增加对闭口桩的影响程度要大于开口桩。通过对室内模型试验的数值模拟发现,桩径及土体相对密度对桩基所受挤密效应有着较大影响,单桩弹塑性p-y模型中参数h的取值一般不大于1.0,而c_p取值根据挤密效应影响程度的不同取3.3到12.5之间,挤密效应对桩基影响越大,参数h的取值和参数c_p取值越大。
【图文】：

图 2.2 压桩装置样为灌砂法专用砂，其物理参数如表 2.1程的可重复性，试验过程所用土样均采用漏斗置于图 2.1 所示双轴运动平台的夹具的落入模型箱中。与此同时，通过伺服控，运动的轨迹由预先编制好的程序控制：斗到达模型箱边缘后，半径再逐步缩小直。通过更换大漏斗中不同孔径的滤网来改通过该方法制备相对密度约为 10%和 55表 2.1 土样的物理参数3)平均粒径D ( mm) 最大孔隙比e

过程图,土样制备,过程,应变片

图 2.3 土样制备过程型桩制作及标定桩采用薄壁铝管制成，分别采用外径为 16mm、壁厚为 1mm 以及外径mm 的两种铝合金管用以制做桩径 16mm 和 30mm 两种模型桩。制作着桩长方向，在以横截面 X、Y 成十字方向对称的加工 4 个 1.5mm 孔余 8 组孔，作为应变片连接线的穿入孔。粘贴应变片前先用无水乙醇确保应变片能够紧密的粘贴在桩身表面，所测得的数据能够准确反映况。在加载试验前，将桩头用固定夹具上锁定在运动平台滑块上，锁转，加载点距离土面上方 180mm 处。桩由于上部内力变化较大，桩身应变片布置呈上密下疏的趋势。应变隔依次为 90mm、90mm、90mm、90mm、60mm、60mm、60mm、桩身布置共有 18 组应变片（X 方向 9 组，Y 方向 9 组），，沿桩身同一
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU473.1

【参考文献】