侧向堆载作用下竖向受荷桩的受力性状

摘要

建筑物附近的大面积堆载将会对桩基的受力情况产生很大的影响，具体表现为：
　　（1）桩周土体在堆载作用下产生较大的沉降，对桩身产生负摩阻力；
　　（2）桩周土体的侧向变形对邻近的桩基产生挤压，导致桩身水平侧移并产生挠曲变形。当桩顶承受荷载作用时，桩顶荷载与负摩阻力及侧向挤压力相互作用，影响桩基的工作性状，甚至引起较大的二次弯矩和剪力从而导致桩身断裂。本文通过室内模型试验和数值模拟研究了桩侧堆载影响下竖向受荷桩基的受力变形性能。
　　本文采用室内单桩模型试验测试了桩侧堆载作用下竖向受荷桩的受力变形。通过自行设计加载装置和试验方案，对不同侧向堆载大小、堆载距离、桩顶荷载以及桩顶约束条件等情况下的模型桩进行试验。试验结果表明，桩身侧移量随着堆载量增加或者堆载距离减小而增加，内力（轴力和弯矩）随着堆载量增加而增加，堆载距离的增加使得桩身负摩阻力的分布更靠桩身中下部。桩顶约束会增大堆载作用下的桩身轴力和弯矩，比桩顶自由时分别增加40％和65%。桩顶竖向荷载作用下加剧了桩身弯矩，二次弯矩效应明显。对试验结果进行三维数值分析，其结果也符合试验结果的规律，桩身受力变形与模型试验基本吻合，说明所采用的分析方法有效可行。
　　文中对堆载下竖向受荷工程桩进行了三维数值分析，应用数值分析方法研究并验证桩侧大面积堆载以及桩顶竖向荷载对桩基受力性状的影响。参数分析结果表明，桩身侧移、轴力和弯矩均随着桩侧堆载量的增大而增加，桩身侧移和轴力随着堆载距离的增加而逐渐减小，桩身弯矩在堆载距离为5倍桩径时达到最大。堆载距离桩基较近时，桩顶有承台约束情况下桩身上部最大侧移量比桩顶自由桩小8%，桩顶侧移小30%；S=2.5D时，桩顶约束时桩身最大正弯矩较桩顶自由情况提高约35%，桩身上部最大剪力增加近30%。在一定侧向堆载作用下，桩顶竖向荷载的施加进一步增加了桩身内力，桩身中上部最大弯矩、最大剪应力增加6%，出现了二次弯矩效应，研究结果对实际工程桩的抗侧向力、弯曲变形以及抗剪承载力等分析方面提供了依据，对类似工程的设计施工具有参考价值。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的目的与内容

第二章 研究方法与方案设计

2.1 研究方法

2.2 单桩室内模型试验方案设计

2.3 数值分析方案设计

第三章 单桩模型试验与数值分析

3.1 单桩模型试验

3.2 单桩模型试验结果分析

3.3 单桩模型试验数值模拟分析

3.4 本章小结

第四章 侧向堆载下竖向受荷工程桩数值分析

4.1 侧向堆载下竖向受荷单桩数值分析

4.2 侧向堆载下竖向受荷群桩数值分析

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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