考虑土体塑性屈服的水平受荷长桩性状分析

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本文根据水平受荷桩研究现状和目前存在的问题,主要针对弹性长桩的受力特点,对其进行受力性状的研究,特别提出了当水平荷载较大,桩前土体位移较大,出现部分塑性屈服的情况下,桩的近似计算方法,这种方法是对前人不考虑桩前土体塑性屈服的计算方法的一种补充和修正。本文具体做了以下工作:1.概括总结了水平受荷桩的概念及分类、受力性状、破坏方式,应用历史及研究现状等,讨论了目前的研究方法,提出各自的优缺点和适用性。2.针对于砂土地基,提出一种适合于水平受荷长桩的合理实用的计算方法,该方法考虑了土体的非线性性质,同时考虑了桩前土体处于弹性状态和出现部分塑性屈服两种情况,分别采用Gleser有限差分结合迭代法和Reese-Matlock法给出了两组四阶变系数非线性微分方程的近似解答。并分别通过一个现场试验和一个数值算例对本文的计算方法进行了验证。3.针对于粘性土地基,讨论了现有的地基模型,对现有的计算方法进行对比分析,认为张有龄法在土体处于弹性状态时具有一定的适用性,但是当桩前土体出现部分塑性屈服时,需要进行修正,本文给出了当桩前土体出现部分塑性屈服时,对张有龄法进行修正后的计算方法,并通过一个工程实例进行了验证。4.利用PLAXIS有限元软件模拟了水平受荷单桩受力性状。分析过程中,都给桩施加较大的水平力,考虑了土体的塑性屈服对于桩受力性状的影响。首先,运用PLAXIS有限元数值算例验证了论文第三章粘土地基中考虑土体塑性屈服的修正的张有龄法的合理性,同时也证明了本文PLAXIS有限元模型建模的正确性;然后,运用PLAXIS有限元模型分析了均质土地基中桩身参数的变化对于桩受力性状的影响,证明了弹性长桩的变性特点和土体屈服特点;最后分析了均质土地基中出现性质差异较大的土层时,对于桩身受力性状影响,考虑了土体塑性屈服对于计算结果的影响。
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