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砂土中侧向受荷单桩水平承载性能分析

2015-10-21高远

建筑工程技术与设计 2015年20期

【摘要】本文提出了砂土中水平受荷单桩的改进应变楔模型。从桩土界面摩擦角发挥出的最大值,应变楔水平面的扇形角表达式和考虑桩后干砂的主动库伦土压力3个方面对Ashour的应变楔模型进行完善和改进,并分析了这3点改进对桩身内力和变形的影响。然后通过两个实例证明了改进方法的可行性。最后用改进方法对桩身参数和砂土参数进行了定量分析,结果表明:在一定水平荷载下,超过桩长的有效临界长度后,水平承载力将不再提高;桩身抗弯刚度的提高会增加水平承载力,且桩身直径对抗弯刚度的影响要比桩身弹性模量的影响要明显;砂土相对密实度和有效重度的提高,对水平承载力有利。

【关键词】改进应变楔模型;水平荷载桩;p - y曲线;砂土

1引 言

水平受荷桩的研究一直是工程界和学术界的重要研究内容之一,而弹性地基梁方法(将桩等效为Winkler弹性地基梁、将土体对桩的作用等效成非线性弹簧)不仅应用广泛[1- 2],而且因其可以考虑土体的弹塑性,也是分析水平受荷桩合理有效的方法之一。Reese等[3]最早提出了桩在砂土中 p – y 曲线的具体表现形式。Ashour等[4-5]在Norris提出的应变楔(Strain Wedge)模型的基础上进行改进,以便能够在考虑不同桩土特性的情况下,解决水平受荷桩的弹性地基梁问题。国外研究人员对砂土中应变楔模型的研究相对较多。Pham和Otani[6-7]利用工业X射线CT扫描仪图像的重构对水平受荷桩桩前砂土的三维破坏模式进行了研究,观察到桩前砂土破坏面近似为圆锥面,但是通过X射线CT扫描仪来确定锥形体深度最大深度和最大半径的小尺度模型試验方法显然在实际应用有着极大的局限性。……

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