水平循环荷载作用下桩-土相互工作机理的研究

摘要

在设计海上采油平台、跨海大桥、开敞式码头等建筑物的桩基础时,必须考虑到诸如波浪或地震等水平循环荷载对它们的作用,以及由此带来的对上部结构物整体安全和稳定性的影响.由于水平循环荷载作用下桩基础与土体相互作用机理的复杂性,因而目前的研究还很有限,在实际工程中有关的设计方法均采用得十分保守,并且现有的理论也很难确切的反映桩-土相互工作的实际情况.该文在总结了国内外许多学者多年来对水平循环荷载下桩-土相互工作机理的研究和试验成果的基础上,分析了现有的一些理论的适用特点与受限制因素.采用物理模型试验,理论分析与相关的数学方法相结合,来研究在砂土中同一种直径的管桩在不同荷载强度、循环次数、加载频率和桩的埋入深度等情况下所表现出的桩-土之间相互影响的关系.该文主要取得的研究成果如下:1、设计了详细的模型试验方案,对埋入砂土中的模型桩施加水平双向周期性循环荷载和水平静载两种力,通过变更荷载强度、循环次数、加载频率和桩的埋入深度来进行模型试验.收集了大量的实测数据,根据这些实测数据和推算数值,对每根模型桩所受各种因素的影响进行了相互比较和分析,并将桩-土之间在上述各种因素综合作用下所表现出来的一些规律进行量化分析.2、以承受水平循环荷载作用下的桩及其周边土体作为研究对象,根据饱和砂土在实际工程中所表现出的物理特性,同时考虑土体在多次循环后发生应变软化这一现象,采用Mohr-Coulomb强度理论和非相关流动法则来分析桩-土之间的受力和位移情况.根据弹塑性理论得到了周期性水平循环荷载下桩与饱和砂土相互作用所产生的一系列相关性状的解析解.对所得结果也进行了定性分析.最后,该文提出了还有待于进一步研究的问题,以便将来更好的分析水平循环荷载下桩-土之间的相互工作机理.

目录

文摘

英文文摘

第一章桩基础的概况

一桩基础的发展

二我国桩基技术的特点

三桩基技术面临的挑战

第二章水平循环受载桩的研究与应用现状

一国内外研究综合状况

二相关计算理论的发展

三本文的主要研究目的及工作

第三章水平荷载下基桩的工作性状

一影响桩—土相互作用的几个因素

二水平荷载下基桩的受力计算方法

三各种方法的特点和问题

第四章水平循环荷载下桩土作用的分析

一土的动应力应变关系特性

二土的动强度及其变化规律

三土的弹塑性理论

四水平循环荷载下桩—土的应力应变解析

第五章模型试验及结果分析

一模型桩及其标定

二模型桩就位

三加载及测试装置

四模型试验的内容

五实测资料和成果整理

六试验结果分析

第六章结论和建议

一结论

二建议

致 谢

参考文献

附录A

附录B