厚沖積覆蓋層橋梁樁基礎屈曲研究.pdf

1、本文以試驗為基礎，采用有限元軟件ANSYS7.1對樁基礎進行三維有限元接觸模型的分析與計算，計算了樁基的屈曲臨界荷載，并就樁基的承載性能做了優(yōu)化設計。 單樁在受軸向荷載作用下，會有三種破壞模式，即整體剪切破壞、刺入破壞和屈曲破壞。對于厚沖積覆蓋層的樁基礎，由于其樁端持力層強度大，且樁身長(細長比大)，樁周土體為軟弱土體，本文圍繞這一特性進行屈曲臨界荷載計算。 首先，本文介紹了靜載試驗的試驗裝置、加載方法，及如何通過靜載試

2、驗測試數(shù)據(jù)確定樁基的豎向承載力。文章接下來做了樁土荷載傳遞機理的研究。對樁基的軸向承載力研究，有兩種確定方法，按土體的支承能力確定或按樁身的材料強度確定。實際上，樁的承載力是樁土共同作用的結果。由于樁土作用的復雜性，土體的不均勻性，不連續(xù)性等特點，使樁土共同作用的過程變的更為困難。研究表明，用非線性函數(shù)來描述荷載傳遞過程更為準確。本文主要提出了三種數(shù)學模型：理想彈塑性模型，雙曲線模型和指數(shù)模型。本文重點介紹了指數(shù)模型的建立過程，通過力學

3、知識，建立了樁身荷載隨深度逐漸衰減的數(shù)學模型，認為樁土荷載性狀與樁端、樁周土的剛度比，樁、土的剛度比，樁的長徑比等因素有關。 通過對樁土作用采用三維有限元接觸模型模擬樁土間的接觸受力情況，并分別討論了樁基在有無土體作用下的臨界屈曲荷載。計算結果證明，樁周土體的作用使樁基的臨界屈曲荷載有了較大提高。同時對樁基進行了靜力分析，樁側摩阻的分布與靜載試驗的結果較相似。根據(jù)對樁周土抗力的研究，得到了土抗力與土體深度的函數(shù)表達式。

4、試驗樁的有限元屈曲計算與分析表明，該樁基不會發(fā)生屈曲破壞。考慮到該樁嵌巖深度和計算臨界屈曲荷載較大的特點，就其結構進行優(yōu)化設計。首先提出了樁基臨界嵌巖深度的探討，在此基礎上，就樁基結構進行最小樁徑和最佳嵌巖深度的優(yōu)化設計，試驗樁嵌巖深度的計算表明，優(yōu)化嵌巖深度為2.24m，小于實際深度(11米)。 Ⅰ文章最后對本文的研究成果進行了總結?？偟膩碚f，采用有限元軟件ANSYS來進行三維樁土作用的模擬是可行的，但也存在一定缺點，就是計算