H-T聯(lián)合作用下基樁內(nèi)力位移理論分析及試驗研究.pdf

1、近年來，隨著我國沿海經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近海大型基礎(chǔ)建設(shè)（如海上橋梁、海上平臺、風(fēng)力發(fā)電塔等）的規(guī)模不斷擴(kuò)大。這類多采用樁基礎(chǔ)的海上結(jié)構(gòu)物時常承受由車輛制動、風(fēng)、波浪、地震、船只或漂流物或撞擊等引起的水平受荷，且往往以水平偏心的形式傳遞至樁基礎(chǔ)，造成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。分解這種作用于樁身上的水平偏心荷載即表現(xiàn)為受水平力H和扭矩T的聯(lián)合作用，工程中若不考慮這種偏心作用，可能會使設(shè)計偏于不安全并導(dǎo)致災(zāi)難性后果。然而，現(xiàn)行基于疊加原理的常規(guī)方法不能考

2、慮這種荷載耦合作用，存在不少尚需解決的問題。為此，本文結(jié)合已有相關(guān)研究工作，對水平受荷樁、受扭樁及H-T聯(lián)合受荷樁進(jìn)行理論分析和室內(nèi)模型試驗研究，主要工作如下：
　　首先，假定樁周土體滿足廣義Gibson地基分布特性，引入虛土樁理論，基于能量法獲得樁-土體系能量控制方程，通過變分原理分別建立出水平荷載作用下樁身和樁側(cè)土的控制方程，進(jìn)而采用中心點差分法分別導(dǎo)得了樁-土的響應(yīng)值。在此基礎(chǔ)上，假定樁側(cè)土塑性區(qū)從地面開展并往下延伸，由此獲

3、得樁側(cè)土處于塑性狀態(tài)時的下樁-土響應(yīng)值。
　　其次，基于剪切位移法和平衡原理，考慮樁側(cè)土體剪切模量沿深度呈冪函數(shù)分布，同時假定樁側(cè)土的塑性變形隨樁頂荷載增加自上而下逐步開展，得到純扭矩作用下樁側(cè)土分別處于彈性、彈塑性和塑性狀態(tài)時的樁身內(nèi)力變形解析解。同時，針對工程中地基土的分層特性，引入土體彈塑性受扭荷載傳遞模型，給出了層狀地基中純受扭樁樁身扭矩-扭轉(zhuǎn)角的計算公式。
　　第三，基于m法和改進(jìn)有限桿單元法，將水平力H和扭矩T的