【摘 要】
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近年来,基础设施建设得到大力发展,这对桩基础提出了水平受荷的要求。同时,在软粘土分布广泛地区修建大型基础设施面临重重挑战,通常选择桩基础作为解决方案以提高软粘土地基的承载力。桩基础传统上通常被设计为圆形或环形横截面,而为了在满足承载力要求的前提下进一步降低工程造价,非圆形横截面桩近年来被不断应用于工程实践当中。与传统圆形桩相比,非圆形横截面桩能够在减少材料花费的同时提供更高的水平承载力。本文采用水
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近年来,基础设施建设得到大力发展,这对桩基础提出了水平受荷的要求。同时,在软粘土分布广泛地区修建大型基础设施面临重重挑战,通常选择桩基础作为解决方案以提高软粘土地基的承载力。桩基础传统上通常被设计为圆形或环形横截面,而为了在满足承载力要求的前提下进一步降低工程造价,非圆形横截面桩近年来被不断应用于工程实践当中。与传统圆形桩相比,非圆形横截面桩能够在减少材料花费的同时提供更高的水平承载力。本文采用水平受荷模型试验,运用数值计算和理论分析手段,分别针对矩形截面桩、十字形截面桩、工字形截面桩开展了水平承载特性研究,建立了一种适用于非圆形截面桩的p-y曲线理论模型,提出了非圆形截面桩水平承载变形的计算公式,揭示了非圆形截面桩和圆形截面桩的水平承载特性差异机理。本文主要工作如下:（1）开展了非圆形截面桩水平受荷承载特性模型试验,得到了不同桩型（矩形、十字形、工字形）、不同截面尺寸比例模型桩的桩身弯矩、剪力分布以及p-y曲线规律;（2）基于有限元极限分析软件Optum G2,针对非圆形截面桩开展了二维极限荷载分析,得到了考虑不同受荷角度β的极限承载力系数Npu经验公式;（3）基于有限元软件Plaxis 3D,针对非圆形截面桩开展了三维数值分析,获得了非圆形截面桩在不同受荷角度下弹性刚度分布,得到p-y曲线的初始刚度Ki关于各变量的变化规律,提出了考虑不同受荷角度β的初始刚度Ki的经验公式;（4）深入探讨了承载力系数Np沿深度z方向上的变化规律,基于二维极限承载力系数Npu与三维初始刚度Ki,构建了适用于非圆形截面桩的p-y曲线理论模型。通过将理论p-y曲线与模型试验p-y曲线进行对比分析,验证p-y曲线理论的可靠性。开展了p-y曲线参数分析,探讨了不同桩型、不同截面尺寸比例、不同受荷角度影响下p-y曲线的差异性;（5）基于文克尔地基梁方程和p-y曲线建立了非圆形截面桩水平受荷理论计算模型,通过MATLAB中bvp4c函数求解的数值方法获得了理论模型的数值解,得到了各个非圆形截面桩桩身位移、桩身弯矩、桩身剪力的分布规律。通过有限元软件Plaxis 3D进行三维弹塑性数值分析,验证了所提出理论计算模型的可靠性。通过桩身内力参数分析,探讨了不同参数条件下桩身内力变化规律。
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