承台对群桩水平承载力影响的数值分析

摘要

桩基础是一种重要的基础形式，因其造价低、承载能力高、承载力发挥稳定等优点在工程中得到了广泛的应用。对于桩基础在水平荷载作用下的受力机理及变形特性研究一直是研究的热点和难点。
　　吸收塔基础中常常将大块式基础作为承台，在其下设置群桩基础。现有的设计中，群桩的水平承载力计算只是单桩水平承载力的简单叠加，没有考虑群桩效应，也没有考虑大体积承台受到的水平抗力以及对群桩水平承载力的提高作用，因此现有设计方法不能反应吸收塔基础真实的水平承载力，低估了抵抗水平荷载的能力，造成了浪费。
　　本文利用PLAXIS3D有限元软件对大体积承台群桩基础在水平荷载作用下的受力和变形特性进行了模拟计算，结合理论和设计实践，以及室内模型试验，深入探究承台对群桩水平承载力的影响。主要工作和成果如下:
　　(1)通过对某实际工程现场桩基水平载荷试验进行数值模拟，将数值计算结果与原始数据进行对比，验证PLAXIS3D对桩进行水平荷载计算的可靠性;
　　(2)建立单桩模型，分析承台侧面土体的抗力以及侧面和底面的摩擦力对于单桩水平承载力的影响，承台边长为2m、3m、4m、5m时单桩水平承载力分别提高了46.9％、105.9％、170.4％、207.1％。
　　(3)建立群桩模型，对比分析了承台高度、桩间距、承台厚度对群桩水平承载力的影响，经过计算发现上述情况下，群桩效应综合系数均大于1。具体来说:
　　1)桩间距为唯一变量时，群桩效应综合系数η随桩间距的增加而增大，以9桩低承台为例，桩间距由3D～6D时，η值1.65～3.49。
　　2)承台厚度为唯一变量时，随着承台厚度的增加，群桩效应综合系数η呈线性增加，以9桩低承台群桩为例，承台厚度0.5 m～2.0 m时，对应的η值分别为1.31～1.67。
　　(4)选取9桩低承台群桩基础模型进行受力分析，根据承台前端土体的水平抗力和水平位移可以得到得到地基土水平抗力系数K(x）的分布形式，K(x）=K0+mx(l)，地表处水平抗力系数K0不为零，与m法相比该公式对K(x)值的计算与实际情况更为接近。
　　(5)将群桩效应综合系数η的数值计算结果与规范中的计算值以及模型试验中的值进行比较，由于没有考虑竖向荷载，数值计算值比理论值小;而模型试验由于受模型边界条件、加载方式等影响，η值比数值计算值小。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 水平受荷桩研究现状

1．2．1 单桩研究现状

1．2．2 群桩研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 水平荷载作用下桩的理论分析和计算

2．1 单桩水平承载力计算

2．1．1 低承台基桩的分析

2．1．2 高承台基桩的分析

2．1．3 桩的横向刚度系数

2．2 水平荷载下群桩的计算

2．2．1 高承台群桩

2．2．2 低承台群桩

3 PLAXIS 3D的介绍

3．1 PLAXIS 3D的基本原理

3．2 PLAXIS 3D的本构模型

3．3 PLAXIS 3D的结构单元

3．3．1 Embedded桩单元

3．3．2 界面单元

3．4 PLAXIS 3D对原位试验的模拟

3．4．1 现场试验概况

3．4．2 PLAXIS 3D数值模拟

4 承台对单桩水平承载力的影响

4．1 有无承台对单桩水平承载力的影响

4．2 承台边长对单桩水平承载力的影响

4．3 承台厚度对单桩水平承载力的影响

5．1 概述

5．2 高承台对群桩水平承载力的影响

5．3 低承台对群桩水平承载力的影响

5．4 计算结果分析

5．4．1 承台类型的影响

5．4．2 桩间距的影响

5．4．3 承台厚度的影响

5．4．4 群桩受力分析

5．4．5 与理论计算的对比

5．4．6 与模型试验的对比

6．1 工程概况

6．2 数值计算

6．3 结果分析

7．1 主要研究成果

7．2 展望

参考文献

作者简历

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