荷載作用下樁-土-承臺(tái)系統(tǒng)的響應(yīng)研究.pdf

1、本文運(yùn)用透明土技術(shù)與粒子圖像測(cè)速技術(shù)相結(jié)合的試驗(yàn)方法對(duì)帶承臺(tái)單樁在豎向荷載作用下的土體變形進(jìn)行了研究。透明土技術(shù)是在與天然土體性質(zhì)相同或類似的前提下，用一種或幾種透光材料代替天然土體顆粒，以達(dá)到土體內(nèi)部可視化目的的技術(shù)。透明土由骨架材料和孔隙液體兩部分組成。本試驗(yàn)所用透明土模型由白油與正十二烷以一定比例混合制成的孔隙液體與熔融石英砂骨架材料配置而成。粒子圖像測(cè)試技術(shù)通過程序化的圖像采集以及后處理來實(shí)現(xiàn)。很好的解決了傳統(tǒng)的土工試驗(yàn)在研究土

2、體中樁基受力響應(yīng)時(shí)無法實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)連續(xù)性測(cè)量，也不能觀測(cè)到土體內(nèi)部的變化等等問題。通過自行設(shè)計(jì)的透明土模型豎向荷載加載試驗(yàn)設(shè)備，分別對(duì)承臺(tái)尺寸、樁長以及樁徑作為變量條件的帶承臺(tái)單樁進(jìn)行了分組試驗(yàn)，分析了土體在達(dá)到極限荷載下的變形情況。
　　研究發(fā)現(xiàn)，樁周土體的變形可以分為樁頂、樁側(cè)、樁底三個(gè)變形區(qū)域。樁頂變形區(qū)的橫向影響范圍只受承臺(tái)尺寸的影響，與樁長與樁徑無關(guān);樁側(cè)變形區(qū)的包絡(luò)線從樁端開始，隨承臺(tái)尺寸的增大，覆蓋樁身程度增大，直至與樁

3、底變形區(qū)匯合;樁底變形區(qū)主要是以樁底為中心的不規(guī)則圓形區(qū)域，影響范圍不受承臺(tái)尺寸、樁長及樁徑影響，只與沉降量有關(guān)。承臺(tái)可以提高樁-土系統(tǒng)的極限承載力，同時(shí)，在達(dá)到極限承載力時(shí)，合理提高樁身長度可以有效的減小深層土體的變形，使得土體的破壞主要發(fā)生在淺層。樁徑的作用主要體現(xiàn)在減小淺層土體的最大沉降值。這樣就可以在合理的選擇所用樁基的承臺(tái)尺寸、樁長與樁徑的前提下，僅對(duì)淺層土體改造加固就可以實(shí)現(xiàn)提高樁基的承載能力與降低經(jīng)濟(jì)成本的雙重目的。

4、>　　在以上的研究基礎(chǔ)上，本文還對(duì)帶承臺(tái)單樁在橫向荷載下的樁-土響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。得到結(jié)論如下:承臺(tái)本身自重及其與土體接觸面的摩擦?xí)窒胶奢d，提高單樁整體的水平承載能力，承臺(tái)越大，相同水平荷載下，樁身水平位移越小;承臺(tái)尺寸的增大會(huì)提高樁側(cè)整體的側(cè)摩阻力，越大承臺(tái)的樁具有越強(qiáng)的抵抗變形的能力;適度的增加樁長，可以有效的減小樁身的水平位移;在樁基設(shè)計(jì)時(shí)，在考慮樁長增加帶來的水平抗力的提高時(shí)，還要考慮樁身的材質(zhì)、直徑等能否承受最大彎矩，