软土运动作用下被动桩的桩-土水平相互作用研究

摘要

桩土相互作用一直是岩土工程中的重要研究课题。通常各类建筑工程中的桩基础主要是主动受荷桩，即上部结构的荷载通过承台传递给下部的桩基础，由桩土间的相互作用来分担上部结构荷载。然而，在桩基工程中仍有许多情况是桩基承受被动荷载，即桩上的荷载由桩周围土体在自重或超载作用下发生变形和运动引起的。被动桩的桩-土相互作用问题与主动桩相比具有不同的承载机制与变形特性。 本文主要研究在软土运动作用下被动桩的桩-土水平相互作用，运用有限元法综合考虑了土的塑性、大应变和桩土间的接触等非线性行为。为了深刻认识在土体运动作用下桩-土界面上土压力分布规律，本文首先对被动桩的桩-土相互作用进行了横向平面应变分析，对桩周土的塑性区域以及桩间土的运动规律，桩径、桩数、桩间距等对群桩效应的影响，进行了大量的参数计算。得出被动桩沿桩周的土压力分布规律，拟合出反映土压力分布规律的函数曲线，得到一简化计算公式，便于工程中设计和计算。然后本文对被动桩的桩-土相互作用进行了三维有限元分析，综合考虑土塑性、大应变、桩土间的接触行为、土体参数等的影响，以尽可能真实地反映被动桩的桩-土相互作用系统，得出沿桩身的平均侧压力分布图，与前人的计算结果和实验数据作了对比，验证了本文分析方法的有效性，其结果对工程设计有参考价值。计算结果标明，软土运动作用下在桩上产生的侧压力是相当可观的，值得设计人员高度重视。最后，本文提出了软土地区桩基水平荷载的估计公式，并应用于一桩支撑桥台的分析，分析中考虑了桥台的开裂和钢筋的屈服，计算结果能很好地解释桥台破坏现象。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1被动桩桩-土相互作用的研究背景和意义

1.2被动桩桩-土相互作用的研究现状

1.2.1实验方法

1.2.2计算方法

1.3本文的主要研究内容

1.4本文的主要创新性工作

第2章土体的弹塑性理论

2.1引言

2.2土体的弹塑性本构关系

2.3常用的土体弹塑性本构关系

2.4 Drucker-Prager模型

2.5接触行为

第3章被动桩桩土相互作用的横向平面应变分析

3.1问题描述

3.2单桩的横向平面应变分析

3.3群桩的横向平面应变分析

第4章单桩的三维有限元分析

4.1引言

4.2单桩分析模型

4.3计算结果对比分析

4.4参数分析

第5章群桩的三维有限元分析

5.1引言

5.2(2× 1)群桩分析

5.3(1 × 2)群桩分析

5.4(2 × 2)群桩分析

第6章工程实例分析

6.1引言

6.2工程实例

6.2.1桩身侧向压力计算

6.2.2桥台有限元计算

6.3软土地区桥台设计的几点建议

总结与展望

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文