考虑桩土滑移的单桩沉降计算分析

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当桩顶施加小荷载时,桩顶部砼受到压缩而产生桩身位移,桩上部侧阻力得以发挥;随着桩顶荷载的增大,桩土位移由上到下逐渐产生,桩侧阻力也自上而下逐渐发挥直至桩底,此时桩端位移出现,随之出现桩端阻力,这个过程直到桩破坏才结束。可见:桩身侧阻力与端阻力是异步发挥的,且桩身承载力随桩顶沉降的增大是逐渐提高的。但在下列情况下桩土却极易发生滑移:纯摩擦桩;支撑为硬持力层,但沉渣较厚;超长桩,桩身压缩量大;受循环震动荷载作用的桩。本文正是研究桩土出现滑移时的单桩沉降问题。 首先,根据实际工程提出本文的研究背景,以及遇到的一些工程实例,并据此对桩土滑移做了一个定义,对其产生、危害及处理做了总结。为了计算单桩沉降,本文总结了前人对本课题的研究成果,比较并选用了荷载传递法为本文的计算方法。 其次,分析了产生滑移的土的基本性质,然后建立了本文的计算模型,即桩侧土采用三折线软化模型,而桩端土采用双折线硬化模型,在此基础上,本文全面地求解了:①桩侧土全为弹性,②桩侧土处于弹性和滑移组合,③桩侧土处于弹性、滑移和残余应力组合这三种情况下并考虑桩端处于不同本构模型下的单桩沉降计算公式。本文同时也提出了一些导致桩土滑移的影响因素。 再次,为了更加深入的了解桩的沉降特点,本文通过有限元方法对其进行分析。土体本构模型采用Drucker-Prager弹塑性模型,桩体为线弹性模型,桩土接触采用库仑摩擦形式,接触单元选用有限元程序自带的TARGE169和CONTAC172组成的接触对。桩和土体采用四结点等参单元(PLANE42单元),并考虑自重初始应力场,桩顶荷载施加模拟静载试验的加载方法。据此建立模型,计算了不同桩长、桩径、桩端土弹模和桩侧土弹模下桩的沉降的发展趋势。 最后,本文综合宁波某工程的实际情况,得出相应的计算参数,并计算出在一定荷载作用下的桩顶沉降,得出对应的Q-S曲线,以此和实际试验所得的Q-S曲线比较,结果证明符合良好。
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