基于有限元強度折減法的單樁水平極限承載力研究.pdf

1、樁基礎(chǔ)是目前土工程建設(shè)中普遍采用的深基礎(chǔ)，這當然與它本身的承載能力高、支承剛度大、沉降量小且均勻密不可分。樁基礎(chǔ)的作用主要是將其承受的外力作用傳遞給地基深處，這樣就分擔了地基的壓力提高了其承載能力，減少了地基的壓縮沉降。承受水平荷載作用的樁基，其水平極限承載能力由樁周土的性質(zhì)、樁身的材料、樁頂以及樁端約束條件、樁的抗彎剛度和樁的入土深度等因素綜合確定。樁基水平承載力的確定方法可以采用對數(shù)增量法，近年來隨著強者折減原理的發(fā)展也逐漸被用來確

2、定樁基的極限承載力，用此方法確定樁基的極限承載力與對數(shù)增量法確定的樁基的極限承載力誤差不是很大，但后者有其獨特的物理力學意義。
　　強度折減法原理最開始是在邊坡工程中采用的一種計算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)F的一種有限元中的方法，該方法現(xiàn)已成功應(yīng)用于邊坡工程穩(wěn)定性分析。但是在地基基礎(chǔ)、隧道工程中的應(yīng)用才開始進入起步階段，目前眾多學者嘗試用強度折減法計算地基承載力和隧道穩(wěn)定性分析。有學者已經(jīng)用強度折減原理成功地模擬了豎向受荷樁基的極限承載能力，

3、目前還沒有學者探討強度折減原理在水平受荷樁基的研究，這當然與樁的水平極限承載力計算目前還沒有很明確的計算方法有很大的關(guān)系，本文嘗試著用強度折減法研究樁基的水平承載力。
　　本文首先對樁基理論做了一個基本的回顧，系統(tǒng)地介紹了水平承載力樁基的理論及進展，以及各自的優(yōu)勢。然后重點介紹了強度折減法的原理以及應(yīng)用，詳細討論了強度折減法在樁基極限承載力的計算過程。其次簡單介紹了數(shù)值計算的基本原理以及有限元計算軟件MIDAS/GTS的簡單應(yīng)用。

4、最后結(jié)合工程實例（人工填土地基樁），使用強度折減法，運用MIDAS/GTS軟件，模擬樁基的承載能力，結(jié)合工程實測試驗驗證強度折減法計算樁基承載能力的可行性。
　　論文的主要工作采用強度折減法分析樁基水平極限承載力，模擬樁基的水平變形特性，研究基于強度折減法下樁基水平承載力的極限值。通過對樁基的模擬得到如下結(jié)論:
　　(1)用MIDAS/GTSNX軟件對水平受荷樁基進行建模求解，樁基與土層的單元類型均采用實體單元，樁土接觸模擬

5、采用了平面接觸單元進行模擬，樁頂施加水平集中荷載分10步進行加載，四周土體施加單向約束，底層土體施加三向約束，最后成功分析了其受載特性。根據(jù)計算的結(jié)果本文提取了樁基的荷載—位移值，畫出了水平荷載作用下樁基樁頂?shù)乃轿灰魄€，其曲線有一定的非線性。該曲線與實測的2號樁基曲線基本一致，模擬結(jié)果基本可以反映現(xiàn)場樁基的受力情形。
　　(2)對水平受荷樁基的荷載—位移曲線進行了整理，得到了水平受荷樁基的對數(shù)荷載—位移曲線。并用對數(shù)荷載增量法

6、確定其樁基水平承載力極限值為862kN，此時所對應(yīng)的水平位移接近50mm，當荷載為800kN時模擬得到的最大水平位移46mm。
　　(3)用強度折減系數(shù)分別對幾個土層的強度參數(shù)進行了強度折減，對所對應(yīng)折減系數(shù)的水平位移值進行了求解。對所得的結(jié)果進行了數(shù)據(jù)處理得到了水平受荷樁基的折減系數(shù)—位移曲線，其曲線在折減系數(shù)為1.1時出現(xiàn)了拐點，并按照其拐點最終確定了樁基的水平極限承載能力為880kN，這與這與對數(shù)法確定的水平極限承載力862