粘性土流變特性及其在橋梁樁基工程中的應(yīng)用.pdf

1、隨著基本建設(shè)的發(fā)展，我國(guó)沿海和河流中下游及湖泊附近的軟土地區(qū)興建公路、鐵路、橋梁、建筑、機(jī)場(chǎng)以及碼頭等項(xiàng)目日益增多。軟土地基樁基礎(chǔ)的長(zhǎng)期變形問(wèn)題也受到越來(lái)越多的關(guān)注。大量研究和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，軟土地區(qū)橋梁建成后的長(zhǎng)期變形一般經(jīng)歷的時(shí)間都相當(dāng)長(zhǎng)，軟粘土流變特性對(duì)巖土工程活動(dòng)，不論長(zhǎng)期還是短期活動(dòng)都產(chǎn)生顯著的影響，深厚軟土層隨著時(shí)間的發(fā)展其變形也不斷發(fā)展的蠕變特性是導(dǎo)致建在軟土地區(qū)的橋梁若干年后發(fā)生較大的后期變形致使橋梁損壞，影響橋梁正常

2、使用的一個(gè)主要原因。因此，在考慮粘性土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系時(shí)效特性的基礎(chǔ)上，分析軟土地基橋梁樁基礎(chǔ)在水平荷載作用下的長(zhǎng)期變形特性具有非常重要的意義。有鑒于此，本文將以能夠反映時(shí)間對(duì)土體強(qiáng)度、變形影響的粘彈性流變本構(gòu)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)大量粘性土的流變特性室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)合有限元數(shù)值分析的方法對(duì)軟土地基橋梁基礎(chǔ)的長(zhǎng)期變形進(jìn)行模擬研究。研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)： 1)粘性土的流變現(xiàn)象、本構(gòu)模型、參數(shù)辨識(shí)分析研究。影響軟土地區(qū)橋梁在使用過(guò)程中的長(zhǎng)期

3、變形穩(wěn)定性能的深層次原因是軟粘土的變形、強(qiáng)度具有明顯的時(shí)間效應(yīng)。為此，本文將能較好反映試驗(yàn)土體流變性狀的一維微分型Burger模型擴(kuò)展到三維，并分析推導(dǎo)了其與三維積分型流變本構(gòu)方程(用Prony級(jí)數(shù)表征)的等效關(guān)系，為采用準(zhǔn)確的材料本構(gòu)進(jìn)行有限元分析奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)樁在水平荷載下的變形、受力機(jī)理、計(jì)算方法進(jìn)行了理論分析研究，實(shí)現(xiàn)考慮軟土流變特性影響的、橋臺(tái)-樁-土共同作用分析橋梁長(zhǎng)期變形穩(wěn)定性。 2)軟粘土的應(yīng)力-應(yīng)變-時(shí)間

4、關(guān)系(流變特性)室內(nèi)試驗(yàn)與模型應(yīng)用研究。為構(gòu)建粘彈性流變本構(gòu)模型，采用同濟(jì)大學(xué)先進(jìn)的GDS高級(jí)三軸測(cè)試系統(tǒng)以及土體三軸流變?cè)囼?yàn)機(jī)，完成了三軸試驗(yàn)條件下的樁側(cè)土體水平向加載蠕變?cè)囼?yàn)、樁側(cè)土體豎向加載蠕變?cè)囼?yàn)(不排水)、樁底土體豎向加載蠕變?cè)囼?yàn)(排水與不排水)，并采用粘彈性流變本構(gòu)模型對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了回歸分析。 3)有限元數(shù)值模擬。采用有限元分析方法對(duì)規(guī)范“m”法計(jì)算水平受荷樁、PoLllous彈性理論法計(jì)算水平受荷樁以及室內(nèi)流