基樁水平靜載試驗的三維非線性有限元模擬.pdf

1、近年來，隨著工程水深的日益增加，水平荷載（如船舶荷載、波浪作用力、水流作用力等）越來越成為港口工程、海洋工程等設計時應考慮的重要因素，有時甚至成為其控制荷載；在城市建設中，高層建筑越來越高，風力和地震力等水平荷載也逐漸成為建筑物設計中的控制因素，建筑樁基的水平承載力和位移計算成為建筑物設計的重要內容之一；在橋梁工程中，樁除了要承擔較大的豎向荷載外，由于波浪、風、地震動、船舶的撞擊力以及車輛荷載制動力等的存在，往往還使樁承受較大的側向荷載

2、，從而導致樁的受力條件更為復雜。樁土體系相互關系錯綜復雜，影響因素較多，隨機性很大，因此，研究樁基礎在水平荷載作用下的反應特性顯得日趨重要。 本文分析總結了國內外在相近課題上的研究成果與進展，從現(xiàn)場試驗和有限元方法入手，研究了在水平荷載作用下樁的反應性狀及樁前場地土的位移場和應力場特征，得到了一些有價值的結論和認識。 論文在全面回顧橫向荷載作用下基樁工作性狀及分析方法的基礎上，對單樁水平靜載試驗的試驗儀器和方法、試驗成果

3、的整理、單樁水平臨界荷載和極限荷載以及地基水平抗力系數(shù)的確定做了系統(tǒng)地介紹。并對兩根鉆孔灌注樁的現(xiàn)場試驗及檢測結果進行了具體分析。 結合上述水平靜載試驗的工程實例，采用大型通用有限元軟件ABAQUS對其進行模擬，以期進一步了解樁土作用性狀。通過現(xiàn)場試驗建立的有限元模型，研究了樁在水平荷載作用下的反應性狀，并與實測結果對比。結果表明，有限元預測結果與現(xiàn)場實測結果相當一致，亦即本文所采用的將土體視為服從莫爾-庫侖屈服準則的均質彈塑性

4、體，樁身視為線彈性材料，樁土界面采用庫侖摩擦的有限元模型，能夠較為合理地預測樁在水平荷載作用下的反應。此外，本文還重點研究了水平荷載作用下樁前場地土的位移場和應力場的變化規(guī)律和趨勢。數(shù)值模擬結果表明，樁前場地土的破壞模式為楔形破壞；樁前場地土的水平位移變化規(guī)律受到水平荷載的大小、與水平荷載作用線的夾角、徑向距離及埋深四方面因素的影響，其中場地土的最大水平位移發(fā)生在水平荷載的作用線方向上樁周附近的地表土。同時，在水平荷載作用下，場地土最大