水平荷载作用下高桩承台桩基础桥墩拟静力模型试验研究

摘要

在我国冻土区及跨海跨河桥梁工程中，高桩承台桩基础应用广泛。高桩承台底面一般露出地面或水面，由于具有一段自由长度，基桩的受力情况较不利，桩身内力和位移比同样水平外力作用下的低桩承台要大。本文针对高桩承台桩基础的结构特点和受力特点，采用拟静力模型试验和数值模拟相结合的方法，研究了高桩承台桩基础在水平循环荷载作用下的受力行为，提出了高桩承台桩基础的静力非线性计算模型。主要研究工作如下：
　　（1）查阅了大量文献资料，分析了桥梁震害、桩-土相互作用以及桩基础抗震在试验方面和理论分析方面的研究现状。
　　（2）以某铁路简支梁高桩承台桩基桥墩为原型，进行了1:8缩尺比例模型的拟静力试验，探讨了在墩顶低周反复水平荷载作用下高桩承台桩基础的破坏机制、骨架曲线、滞回曲线、耗能能力、刚度特性以及位移延性。
　　（3）在拟静力试验的基础上，探讨了高桩承台桩基础基于线性m法的幂级数分析方法和有限元分析方法，并通过试验验证了m法的适用性及本文所提有限元模型的合理性。
　　（4）提出了高桩承台桩基础静力非线性计算模型。地基土的非线性抗力作用，采用美国石油学会API规范给出的考虑桩侧土水平抗力的p-y曲线、考虑桩周土竖向摩阻力的t-z曲线和考虑桩尖土竖向抗力的q-z曲线模拟，变轴力作用下桩身弹塑性采用PMM铰模拟。并通过试验验证了本文所提计算模型的合理性。
　　（5）基于本文提出的高桩承台桩基础静力非线性计算模型，探讨了在墩顶水平荷载作用下，桩身塑性铰的分布规律和发展历程。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 桥梁震害及其分析

1.3 桩基础体系的抗震研究现状

1.4 本文的选题背景与研究意义

2 高桩承台桩基础拟静力试验模型设计

2.1 引言

2.2 试验目的

2.3 试验模型设计

2.4 模型加载系统及加载制度

2.5 模型桥墩及地基土材料性能

2.6 试验模型制作

2.7 加载系统连接与配重施加

2.8 试验量测的内容及测点布置

2.8 小结

3 模型试验结果分析

3.1 引言

3.2 模型桩试验破坏现象

3.3 试验结果

3.4 小结

4 基于m法的高桩承台桩基础受力分析

4.1 引言

4.2 m法的基本假定及适用范围

4.3 基于m法的高桩承台桩基础受力分析方法

4.4 基于有限元法的模型桩基础受力分析

4.5 小结

5 高桩承台桩基础非线性受力行为分析

5.1 引言

5.2 高桩承台桩基础非线性计算模型

5.3 模型试验桩的受力分析

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 主要工作及研究结论

6.2 问题与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果