坡頂斜向受荷樁承載性能的計算分析與模型試驗研究.pdf

1、隨著山區(qū)城市建設與電力交通建設的迅速發(fā)展，可利用土地資源愈發(fā)匱乏，許多高層建(構)筑物與高聳結構物(如高層建筑、高架橋梁、高壓輸電線塔、信號傳送塔等)不得不直接修建在山坡頂面上等復雜地質條件下，此時樁基不僅用于加固邊坡，而且同時作為建筑物的基礎，具有承重和阻滑雙重功能，又兼有抵抗風荷載、地震慣性力所引起的水平荷載或傾斜荷載及力矩荷載的瞬時或循環(huán)作用，其受力性狀遠比抗滑樁和水平地面受荷樁復雜。對這種位于斜坡頂面上受傾斜荷載或復合加載作用的

2、樁基而言，其樁一土一邊坡相互作用機理、荷載傳遞規(guī)律、基樁工作性能等尚不十分明確，傳統(tǒng)的基樁計算方法與分析理論難以適用，亟待開展深入而細致的研究。為此，本文結合遼寧省自然科學基金項目，針對邊坡頂面上受傾斜荷載與力矩荷載作用的復合受荷樁開展了基樁工作性能的計算分析方法研究，并通過室內模型試驗深入探討了邊坡頂面上傾斜受荷樁的工作機理和承載性能，以期為邊坡頂面上斜向受荷樁的設計提供技術支持。本項研究對于豐富樁基工程分析理論與設計方法具有重要的學

3、術價值與工程實際意義。具體的研究工作如下： (1)在綜合分析和評價國內外各類樁基研究工作的基礎上，分析了邊坡頂面上傾斜受荷樁的受力特點，并據(jù)此將基樁分為自由段、受荷段、嵌固段三個特征樁段，分別提出了基樁的破壞模式。在此基礎上，綜合考慮P-△效應、滑坡推力、地基系數(shù)、樁身側摩阻力、樁身自重等影響因素，建立了各特征樁段的微分方程。基于地基反力系數(shù)“m”法，采用矩陣計算方法，推導出表達基樁工作性能的冪級數(shù)解答。假定樁身位移為十次冪函數(shù)

4、，結合冪級數(shù)解答中傾斜荷載下基樁受力微分方程，通過自行編制的MATLAB計算程序確定出樁身水平位移、轉角、彎矩、剪力及樁側土抗力分布。并通過具體工程實例驗證了本文解答的合理性。 (2)為了揭示傾斜加載條件下斜坡頂面上基樁的承載性能，開展了室內模型試驗研究；以粉土邊坡為研究對象，通過自行設計的大型模型槽和研制的傾斜加載設備，對剛性混凝土預置短樁進行了多組模型試驗測試，包括：不同傾角邊坡、樁頂不同傾角加載方式、基樁到坡頂不同距離、基

5、樁嵌入深度等不同工況共十一組室內模型試驗，并量測受荷過程中樁身水平位移、彎矩和樁側土抗力，以此分析基樁內力、樁側土抗力分布規(guī)律。 (3)基于水平地面與邊坡頂面上傾斜受荷樁十一組模型試驗的結果，繪制各試驗樁在泥面處及泥面以上100mm處樁身水平位移與傾斜荷載關系曲線，不同荷載下沿樁身各點彎矩分布圖、樁側土抗力分布圖、水平位移分布圖，以及典型深度(泥面以下50mm,150mm與250mm)樁側土抗力與水平位移關系曲線；通過深入細致的