循環(huán)荷載下鋼管混凝土嵌巖樁水平承載力計算方法.pdf

1、鋼管混凝土嵌巖樁作為深基礎的一種類型，被廣泛應用于港口碼頭、跨江橋梁、高速鐵路等基礎設施建設中。目前，對于鋼管混凝土嵌巖樁承載力的計算主要通過將鋼管強度折算為混凝土強度來簡化計算，但這種方法忽略了鋼管在受力過程中與樁身和樁側巖體的相互作用。另外，目前的計算方法主要考慮靜載工況，而研究循環(huán)荷載下的較為鮮見。本文基于國家自然科學基金課題“循環(huán)荷載下鋼管混凝土嵌巖樁鋼-砼界面強度弱化機理及長期工作性狀研究”，通過建立循環(huán)荷載下鋼管混凝土嵌巖樁

2、的數(shù)值模型研究其破壞模式，在此基礎上提出考慮鋼管與樁身和樁側巖體相互作用的鋼管混凝土嵌巖樁水平承載力計算方法。本文的主要研究工作及取得的成果如下:
　　(1)基于鋼-砼界面循環(huán)剪切試驗獲得的界面滑移應力-應變曲線，采用非線性彈簧單元模擬界面滑移過程，建立了考慮鋼-砼界面滑移的有限元數(shù)值計算模型，計算結果與剪切試驗結果基本一致，表明了有限元模擬方法的可靠性。
　　(2)考慮循環(huán)荷載作用下鋼管與混凝土界面強度弱化，建立了鋼管混凝

3、土嵌巖樁數(shù)值模型。通過對樁身應力應變、鋼砼界面滑移過程的分析表明:隨著樁頂水平荷載的增加樁身混凝土最大拉應力區(qū)域由地基表面附近向上下兩側擴展，由于鋼-砼界面的滑移作用，鋼管最大拉應力出現(xiàn)在地基表面以上約一倍樁徑位置;隨著循環(huán)次數(shù)的增大，樁身同一位置處的滑移值增大，最大滑移值出現(xiàn)在受拉側變截面處。
　　(3)建立了考慮不同工況下鋼管混凝土嵌巖樁的數(shù)值計算模型，分析了循環(huán)次數(shù)、鋼管嵌巖深度、地基強度對鋼管混凝土嵌巖樁基礎破壞模式的影響

4、，計算結果表明:鋼管混凝土嵌巖樁的破壞位置出現(xiàn)在變截面處附近;循環(huán)作用下地基表面處鋼-砼界面弱化明顯，地基對樁基的嵌固作用減弱，從而降低水平承載力;隨著鋼管嵌巖深度增加，破壞位置從變截面處向地基表面移動;地基強度的弱化使樁周巖體更易產(chǎn)生塑性區(qū)，從而降低地基對樁身的約束，最終導致了結構的水平承載力降低。
　　(4)根據(jù)鋼管混凝土嵌巖樁變截面處破壞模式，假設樁身在變截面處完全嵌固，結合彈性力學及材料力學相關理論，推導了鋼管混凝土嵌巖樁