粘性土流變特性及其在橋梁樁基工程中的應用.pdf

1、隨著基本建設的發(fā)展，我國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、機場以及碼頭等項目日益增多。軟土地基樁基礎的長期變形問題也受到越來越多的關注。大量研究和工程實踐經(jīng)驗表明，軟土地區(qū)橋梁建成后的長期變形一般經(jīng)歷的時間都相當長，軟粘土流變特性對巖土工程活動，不論長期還是短期活動都產(chǎn)生顯著的影響，深厚軟土層隨著時間的發(fā)展其變形也不斷發(fā)展的蠕變特性是導致建在軟土地區(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、使用的一個主要原因。因此，在考慮粘性土應力-應變關系時效特性的基礎上，分析軟土地基橋梁樁基礎在水平荷載作用下的長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間對土體強度、變形影響的粘彈性流變本構(gòu)模型為基礎，通過大量粘性土的流變特性室內(nèi)試驗，結(jié)合有限元數(shù)值分析的方法對軟土地基橋梁基礎的長期變形進行模擬研究。研究內(nèi)容主要包括以下幾點： 1)粘性土的流變現(xiàn)象、本構(gòu)模型、參數(shù)辨識分析研究。影響軟土地區(qū)橋梁在使用過程中的長期

3、變形穩(wěn)定性能的深層次原因是軟粘土的變形、強度具有明顯的時間效應。為此，本文將能較好反映試驗土體流變性狀的一維微分型Burger模型擴展到三維，并分析推導了其與三維積分型流變本構(gòu)方程(用Prony級數(shù)表征)的等效關系，為采用準確的材料本構(gòu)進行有限元分析奠定了基礎。同時，對樁在水平荷載下的變形、受力機理、計算方法進行了理論分析研究，實現(xiàn)考慮軟土流變特性影響的、橋臺-樁-土共同作用分析橋梁長期變形穩(wěn)定性。 2)軟粘土的應力-應變-時間

4、關系(流變特性)室內(nèi)試驗與模型應用研究。為構(gòu)建粘彈性流變本構(gòu)模型，采用同濟大學先進的GDS高級三軸測試系統(tǒng)以及土體三軸流變試驗機，完成了三軸試驗條件下的樁側(cè)土體水平向加載蠕變試驗、樁側(cè)土體豎向加載蠕變試驗(不排水)、樁底土體豎向加載蠕變試驗(排水與不排水)，并采用粘彈性流變本構(gòu)模型對室內(nèi)試驗結(jié)果進行了回歸分析。 3)有限元數(shù)值模擬。采用有限元分析方法對規(guī)范“m”法計算水平受荷樁、PoLllous彈性理論法計算水平受荷樁以及室內(nèi)流