水平与下压荷载作用下单桩承载性状研究

作     者：甘浩 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王铁行;张磊

授予年度：2020年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：单桩 水平荷载 下压荷载 水平承载力 竖向抗压承载力 内力响应 

摘      要：桩基础被广泛用于高层及超高层建筑、港口与桥梁等工程中,复杂工况下桩顶将承受下压与水平荷载形成的组合荷载,且下压与水平荷载往往不是同时施加的。下压荷载与水平荷载的施加顺序如何影响桩身内力、桩侧摩阻力及土层抗力等是组合荷载作用下桩基设计中的难点问题。本文采用模型试验和数值分析相结合的方式,论证了单桩在下压与水平组合荷载作用下考虑荷载施加顺序对桩身内力、桩侧摩阻力及土层抗力等进行研究的重要性。对于先施加水平荷载的单桩其竖向承载性状研究结果表明,预先施加水平荷载会在一定程度上增加桩顶沉降,但预先施加水平荷载对于单桩的竖向极限承载力几乎无影响。就单桩内力而言,预先施加水平荷载将在地面下05d范围内提高单桩迎土面摩阻力,并减小背土面摩阻力,总体上表现为减小了试桩桩侧平均摩阻力。同时,预先施加水平荷载会增加桩身弯矩值,且增大幅度与预施加的水平荷载值正相关。此外,预先施加水平荷载将增加单桩迎土面桩体所受到的土层抗力大小,但对于背土面桩体所受到的土层抗力无显著影响。需要指出的是,对预先施加水平荷载再施加下压荷载的单桩而言,水平荷载将显著增大桩身剪力,而该影响在桩基设计中通常被忽略。对于先施加下压荷载的单桩其水平承载性状研究结果表明,预先施加下压荷载将减小地面下00d范围内桩身水平位移和弯矩,从而使单桩水平承载力提高。同时,下压荷载对桩侧摩阻力的发挥起主要作用,水平荷载对摩阻力几乎无影响。此外,预先施加下压荷载对单桩桩身弯矩的传递方式、弯矩最大值以及弯矩第一零点出现的位置影响甚微,且单桩背土面桩-土脱离范围受下压荷载影响较小。针对预先施加下压荷载再施加水平荷载单桩研究结果,提出了一种简易的估算下压与水平荷载作用下单桩桩身最大弯矩的方法,并验证了该方法的合理性。