單樁基礎(chǔ)承載力離心模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬.pdf

1、樁基礎(chǔ)是工程中常見(jiàn)的深基礎(chǔ)形式，單樁的承載特性通常受到成樁形式、荷載作用形式以及樁周?chē)馏w狀態(tài)的響。為了研究上述因素對(duì)砂土中單樁承載特性的影響，本文依托于大連理工大學(xué)的土工鼓式離心機(jī)，進(jìn)行了六種工況下的離心模型試驗(yàn)，分別討論了不同砂土密實(shí)度、不同荷載形式、不同成樁方法、以及樁身表面不同摩擦系數(shù)對(duì)單樁承載特性的影響，并分析了各因素對(duì)單樁承載特性的影響規(guī)律和趨勢(shì)。試驗(yàn)中使用的砂土是福建標(biāo)準(zhǔn)砂，為了避免粒徑大小對(duì)離心試驗(yàn)的影響，將標(biāo)準(zhǔn)砂用0.

2、5mm大小的篩子進(jìn)行篩分。砂土試樣通過(guò)大連理工大學(xué)自主開(kāi)發(fā)研制的自動(dòng)撒砂設(shè)備采用砂雨法制備，排除了人為因素對(duì)制樣過(guò)程的影響，通過(guò)控制砂土流速、落距等關(guān)鍵因素，整個(gè)制樣過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，從而保證了試驗(yàn)的均勻性和高度可重復(fù)性，確保了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，樁身表面粗糙程度對(duì)樁身承載力有較大影響，黏貼應(yīng)變片使樁身形成明顯凸起并顯著增加了樁身的摩擦系數(shù)，其試驗(yàn)結(jié)果中，樁端阻力顯著高于其他組試驗(yàn)，說(shuō)明樁身摩擦系數(shù)的提高會(huì)使樁的承載能力顯著

3、提高;其次，相較于預(yù)埋樁，打入樁的承載能力要更大一些，這是由于在樁體的打入過(guò)程中，樁體本身對(duì)周?chē)馏w有擠壓作用，因而使樁身附近土體被擠密，而預(yù)埋樁則不會(huì)，這個(gè)擠密效應(yīng)使得打入樁樁身周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)土體的承載能力提高，從而提高了單樁的承載能力;第三，周?chē)馏w相對(duì)密實(shí)度越大，樁身承載力越大，但樁承載能力的提高幅度與地基土體相對(duì)密實(shí)度的改變幅度之間不成比例關(guān)系變化;第四，通過(guò)樁身應(yīng)變片量測(cè)了軸力沿樁身的分布情況，結(jié)果顯示，樁側(cè)摩擦力對(duì)樁端反力有

4、顯著貢獻(xiàn)，且主要集中在樁身的前1/3范圍內(nèi)，其原因是摩擦力跟土體的水平應(yīng)力大小有直接關(guān)系，靠近土層表面處砂土的水平應(yīng)力很小，因此所能提供的摩擦力也很小，但是樁身軸向力的分布不能夠用線性來(lái)描述。
　　本文使用大型有限元軟件ABAQUS，使用軸對(duì)稱模型、三維模型以及CEL方法分別對(duì)單樁的豎向承載問(wèn)題、水平承載問(wèn)題和貫入問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。經(jīng)過(guò)與離心模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，證明了數(shù)值計(jì)算方法的有效性，結(jié)果表明，摩爾庫(kù)倫模型可以較好地描