土塞效應(yīng)下飽和土中管樁縱向振動特性研究.pdf

1、在我國東南沿海地區(qū)，由于地勢較低，海拔多在10米以下，多為河流沖擊而成的平原，水資源豐富，地下水位較高，且人口稠密，城市分布眾多，隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，房屋、廠房、公路、港口、機(jī)場等建筑設(shè)施大量地開始修建，由于樁基礎(chǔ)的適用條件，在這些地區(qū)被大量地采用。管樁作為一種新型樁型，具有著眾多的優(yōu)點(diǎn):(1)由于管樁的單樁承載力較高，在同一建筑物基礎(chǔ)處理時(shí)，可以選擇不同樁徑的管樁進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮每根樁的承載力;(2)相對于實(shí)心樁，管樁具有明顯

2、的造價(jià)低的優(yōu)勢;(3)管樁成樁以后，質(zhì)量較高，且便于檢測樁長與樁身質(zhì)量。自上世紀(jì)60年代以來，管樁在我國東南沿海地區(qū)開始被大量地投入使用，管樁在打入地基的過程中，無可避免地會在樁身內(nèi)堆積樁芯土塞，而目前對于飽和土中土塞效應(yīng)對管樁縱向振動特性影響的研究并不是特別的完善，本文以理論研究作為主體部分，研究了管樁與土塞之間的影響關(guān)系，并展開室內(nèi)模型試驗(yàn)以及建立ANSYS數(shù)值模型，通過試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果來對比驗(yàn)證理論計(jì)算的合理性。本文根據(jù)以下四點(diǎn)

3、進(jìn)行內(nèi)容的展開:
　　(1)以飽和多孔介質(zhì)理論為理論基礎(chǔ)，考察了均質(zhì)飽和土中土塞效應(yīng)對管樁的縱向振動問題的影響。根據(jù)Novak薄層理論和飽和土多孔介質(zhì)理論容易獲得管樁側(cè)土體復(fù)剛度以及管樁內(nèi)壁土塞復(fù)剛度，由此復(fù)剛度得到管樁側(cè)壁和內(nèi)壁剪切力，利用一維波動理論建立起管樁和土的耦合動力方程。然后對飽和土中樁頂頻域解析解和時(shí)域半解析解進(jìn)行求解。然后進(jìn)行了土塞密度、波速和高度等參數(shù)的改變對樁頂動力響應(yīng)的影響分析。
　　(2)以飽和多孔介

4、質(zhì)理論為理論基礎(chǔ)，考察了縱向成層飽和土中土塞效應(yīng)對管樁的縱向振動問題的影響。根據(jù)Novak薄層理論和飽和土多孔介質(zhì)理論容易獲得管樁側(cè)土體復(fù)剛度以及管樁內(nèi)壁土塞復(fù)剛度，由此復(fù)剛度得到管樁側(cè)壁和內(nèi)壁剪切力，利用一維波動理論建立起管樁和土的耦合動力方程。然后對縱向成層飽和土中樁頂頻域解析解和時(shí)域半解析解進(jìn)行求解。然后進(jìn)行了土塞密度、波速和高度等參數(shù)的改變對樁頂動力響應(yīng)的影響分析。
　　(3)運(yùn)用EPPDS型無線基樁動測儀對現(xiàn)場制備的混凝

5、土模型管樁進(jìn)行試驗(yàn)，考察管樁樁頂時(shí)域曲線與土塞高度之間的變化關(guān)系，對比試驗(yàn)所得到的解與理論求解得到的解，驗(yàn)證基于粘彈性支承的飽和土中管樁-土塞縱向振動理論的正確性。
　　(4)運(yùn)用ANSYS有限元軟件建立樁側(cè)土-管樁-土塞耦合作用的數(shù)值模型，從數(shù)值計(jì)算的角度分析了均質(zhì)土中考慮土塞效應(yīng)時(shí)管樁的縱向振動特性以及縱向成層飽和土中考慮土塞效應(yīng)時(shí)管樁的縱向振動特性。然后研究了土塞的高度以及密度對樁頂速度時(shí)域曲線的影響，結(jié)合理論分析，驗(yàn)證了理