软土场地堆载对邻近桩基影响的试验与数值研究

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在国民经济高速发展的带动下,全国各地需要兴建大量的基础设施,例如道路、堤坝以及各类与堆载相关的工程。而这些基础设施周边往往存在其他的已有建筑物,因此堆载对邻近建筑物特别是建筑物桩基的影响至关重要。对于这类桩基的受荷问题(即被动桩),前人的研究主要集中在不排水条件下的桩-土相互作用。然而,软土场地的堆载往往伴随着土体的固结。软土固结对其周围桩基变形与受力影响仍然需要深入研究,相关的设计理论也还不完备,这也正是本论文的出发点。  本文首先介绍了单桩现场堆载试验和ABAQUS三维有限元模拟,研究了在不排水条件下,堆载高度和桩体位置对单桩变形与受力的影响。为了弥补现场试验只能考虑土体不排水情况的缺陷,进行了堆载对周围单桩影响的离心模型试验和三维有限元模拟(考虑应力-渗流耦合效应)。总共考虑了两种典型的堆载速率(快速堆载,即土体不排水情况;慢速堆载,即考虑土体排水固结)和两种典型的桩长(长桩,L=37.5D;短桩,L=18.75D)。另外,还开展了大量参数分析,系统研究了固结时间和桩长对桩身变形和受力的影响。研究表明:⑴快速堆载情况下,堆荷高度和桩体位置(相对于堆载)对桩身变形与受力的影响;⑵在不同速率堆载条件下(排水和不排水),两种截然相反的土体变形机理,及桩身响应机理;⑶建立了堆载速率,桩身长度对桩身变形及受力的关系,并提出了一个基于堆载时间的无量纲参数,建立了相应的设计图表。
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