抗拔桩桩土荷载传递机理研究

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抗拔桩是抗拔基础的主要形式之一,其在工程中应用十分广泛。相对承压桩而言,人们对抗拔桩受力变形机理的认识还不够,迄今为止,抗拔桩设计方法仍处于借鉴抗压桩设计方法阶段。通过对抗拔桩荷载传递机理的研究,得到抗拔桩受力变形的特点显得尤为重要。本文在参考相关文献的基础上,结合侧阻软化分析了抗拔桩及承压桩的荷载传递规律,两者在形式上一致,却存在着差异。造成差异的因素有桩的泊松比、土的剪胀性和桩周土体主应力轴旋转等。通过引用主应力轴旋转角增量引起的应力增量分析了该因素对桩侧摩阻力的影响。分析了抗拔桩达到极限承载能力时桩侧摩阻力的分布状态,即当上部桩侧摩阻力发生软化损失的那部分承载力与下部桩侧摩阻力发挥增加的那部分承载力相等,此时的上拔荷载即为抗拔桩的承载能力。建立抗拔桩桩侧荷载传递三折线模型,根据桩侧摩阻力的发挥程度将桩侧土体划分为弹性、软化、滑移三个阶段,在承载能力范围内的三种组合导出了单桩荷载传递的解析解,并分析了运用此方法求解单桩上拔的计算流程。根据此解析方法得到的桩端位移说明了荷载传递法中的物理量s并非桩身伸长量。利用该法对文献己有算例的工程实测中的单桩上拔进行计算对比,发现与实测结果比较吻合。利用软件FLAC对已有文献中抗拔桩静载试验过程进行了模拟计算,所得到的荷载-上拔位移曲线和其中一个土层的桩侧摩阻力的发挥曲线与载荷试验实测曲线一致性良好,说明FLAC软件对抗拔桩力学性能模拟的有效性。在此基础上,论文展开了桩的弹性模量、泊松比、土的弹性模量、土的粘聚力、土的摩擦角、界面剪切刚度、界面法向刚度、界面粘聚力、界面摩擦角物理参数对桩顶上拔位移影响的数值模拟,得到了各因素对单桩上拔变形规律的一些有价值的认识。
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