《循环荷载作用下桩基承载力变化特性研究经典》由会员分享，可在线阅读，更多相关《循环荷载作用下桩基承载力变化特性研究经典（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要码头结构在工作期间除了要承受竖向的荷载外，还将受到地震、波浪、冰荷载以及船的撞击荷载。这些荷载一般都具有往复作用的性质。这种往复荷载作用期间会使桩周土体产生疲劳效应。特别是对于软粘土层，往复荷载将破坏土体的结构性，使土体强度降低：同时使软粘土中的孔隙水压力累积上升，而有效应力降低。二者的综合作用使土体强度降低，从而降低了桩的承载能力和抗拔能力。本文主要的研究内容包括：1 本文首先通过动三轴试验来模拟地震、波浪以及冰荷载的往复振动作用，研究不同深度的土体在不同往复动应力的作用下的强度损失，确定其残余强度，从而分析在动荷载往复作用下的强度折减率，为评估码头桩基的承载能力提出可靠的参考依据。2
2、运用大型有限元分析软件A B A Q U S 对天津港大直径混凝土管桩进行动力分析，通过对模型分别施加循环动应力来模拟桩基在地震荷载、波浪荷载和冰荷载作用下的桩一土相互作用关系，得出桩体沿不同深度对桩周土体的动应力变化规律。再根据动三轴试验结果分析得出桩周土体沿桩基深度的不排水抗剪强度折减曲线。3 针对桩基在水平承载、竖向承载和竖向抗拔三种工作性状，分别对其极限承载能力进行分析，选定在静力条件下计算其极限承载力的公式，再通过对天津港大直径混凝土管桩的桩基地质资料绘制出桩周土体的不排水抗剪强度曲线，并计算出静力条件下桩基的极限承载力值。从而为分析桩基在循环荷载作用下的承载力弱化提供理论基础。4
3、运用折减系数法对桩基在循环荷载作用下的作用效应进行分析，再根据折减后的不排水抗剪强度值分析得出桩基各项极限承载力的弱化规律。关糊：循环荷载桩基承载力强度折减法弱化A B S T R A C TI na d d i t i o nt ot h ev e r t i c a l l o a d ，t h ew h a r fs t r u c t u r ea l s ob e a r sl o a do fe a r t h q u a k e ，w a v e ，i c e ，a n di m p a c to fs h i p s T h e s el o a d sg e n e r a
4、l l ya r ec y c l i c ，a n dt h es o i la r o u n dp i l ew i l le x p e r i e n c eaf a t i g u ee f f e c t ，e s p e c i a l l yf o rs o f tc l a y S o i lw i l ls u f f e rd a m a g eo fs t r u c t u r e ，s o f t e n i n go fs t r e n g t ha sar e s u l to fc y c l i cl o a d s A tt h es a m et i
5、 m e ，t h ep o r ep r e s s u r eo fs o f tc l a yw i l la c c u m u l a t e ，w h i l et h ee f f e c t i v es t r e s sw i l ld e c r e a s e T h ec o m b i n e de f f e c to ft h et w oc i r c u m s t a n c e sw i l lr e d u c es t r e n g t ho fs o i l ，t h u sr e d u c eb e a r i n gc a p a c i
6、t ya n dp u l l o u tc a p a c i t yo ft h ep i l e 1 I nt h i sp a p e r , d y n a m i ct r i a x i a lt e s tw a se m p l o y e dt os i m u l a t ev i b r a t i o no fe a r t h q u a k e ，w a v ea n di c el o a dt os t u d yt h el o s so fs t r e n g t hd u r i n gv i b r a t i o no fs o i lu n d
7、e rd i f f e r e n td e p t h A c c o r d i n gt ow h i c ht h es t r e n g t hc o m p e n s a t i o nc a nb ed e t e r m i n e d ，a n dp r o v i d er e f e r e n c e sf o re s t i m a t i o no fb e a r i n gc a p a c i t yo fp i l e 2 E m p l o y i n gl a r g e - s c a l ef i n i t ee l e m e n ts
8、o f t ，A b a q u s ，t om a k ed y n a m i ca n a l y s i so fl a r g ed i a m e t e rc o n c r e t ep i l ei nT i a n j i np o r t D e t e r m i n et h ei n t e r a c t i o nr e l a t i o n s h i po fp i l eV S s o i lu n d e re a r t h q u a k e ，w a v ea n di c el o a db ya p p l y i n gc y c l i
9、cd y n a m i cs t r e s so nt h em o d e l ，a n df i n a l l yo b t a i nt h ec o m p e n s a t i o nc u r v eo fu n d r a i n e ds t r e n g t ha l o n gt h ed e p t ho fp i l ea c c o r d i n gt ot h ed y n a m i ct r i a x i a lt e s t 3 O na c c o u n to ft h r e ec o n d i t i o n so ft h ep i
10、l e ，l a t e r a ll o a d ，v e r t i c a ll o a da n dv e r t i c a lp u l l o u t ，a n a l y z eu l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t yo ft h e m s e l v e sr e s p e c t i v e l y S e l e c tu l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t yf o r m u l a t i o nu n d e rs t a t i cc o n d i t i o n s
11、 ，p l o tu n d r a i n e ds h e a rs t r e n g t hc u r v eo ft h ef o u n d a t i o ns o i la r o u n dt h ep i l ea c c o r d i n gt og e o l o g yd a t a ，a n dc a l c u l a t eu l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t yo ft h ep i l eu n d e rs t a t i cc o n d i t i o n s T h u sp r o v i d et
12、h e o r e t i c a lb a s i sf o rr e d u c t i o no fb e a r i n gc a p a c i t yo fp i l eu n d e rc y c l i cl o a d 4 U t i l i z ec o e f f i c i e n t - r e d u c i n gm e t h o dt oa n a l y z ep i l eu n d e rc y c l i cl o a d ，a n dt h e ng e tt h er e d u c t i o nr e g u l a r i t yo fb e
13、 a r i n gc a p a c i t yo ft h ep i l ea c c o r d i n gt ou n d r a i n e ds h e a rs t r e n g t h K E YW O R D S ：c y c l i cl o a d ，p i l ef o u n d a t i o n ，b e a r i n gc a p a c i t y , m e t h o do fs t r e n g t hs o f t e n i n g ，s o f t e n i n g第一章绪论1 1 课题研究的背景及意义第一章绪论近年来，随着沿海地区经济的飞
14、速发展，越来越多的高层建筑物拔地而起，桩基础以其独特的优势在软土地基处理上的起着越来越显著的作用，同时，桩基础也是桥梁、港口、码头工程中的主要基础形式。而我国地域辽阔，地质条件极为复杂，特别是在沿海地区及内地湖河沉积相地区存在着许多复杂的软土地基，同时有些城市地表以下存在着厚度很大的软土或中等强度的粘土层，为满足承载力和减小沉降的要求，不得不考虑把桩设在很深的持力层，而且必须把其截面设计得很大，大直径混凝土管桩( P H C 桩) ( 如图1 1 ) 的出现正好解决了上述难题。1 9 4 9 年美国雷蒙特公司最早用离心机生产了中空预应力混凝土管桩。我国使用大管桩的历史最早可以追述到7 0 年代
15、中期，随着我国港口、交通、航运等事业的飞速发展，预应力方桩已不能满足如今的需求，而钢管桩由于其造价高、不易维护等特点也得不到广泛使用。在这种情况下，中港三航局在7 0 年代中期便致力于大直径混凝土管桩( P H C 桩) 可行性研究，1 9 8 3 年“大直径预应力混凝土管桩制造与应用”正式列入国家重点科技攻关项目，并由南京水科院、苏州水泥制品研究院和上海冶金研究院协作，共同完成了大管桩的研制，并获得“六五”国家科技攻关成果奖。1 9 8 6 “ - 1 9 8 8 年，先后在连云港和镇海建管桩厂，1 9 8 8 年开始逐渐在各港口工程建设项目中推广应用，2 0 0 5 年，在江苏省连云港的原
16、厂又建造了大管桩生产流水线。在过去的二十多年里，经过一系列的开发研究工作，对生产设备进行了全面的完善，沉桩工艺不断改良，产品也不断升级换代，大管桩作为一种新型的基桩，依靠其卓越性能，得到了建筑界人士的广泛青睐，如今，大管桩不仅应用于我国桥梁、港口、电力、海洋和市政工程等诸多领域，同时，大管桩( P H C 桩) 的推广和应用，也为我国桩基工程展开了新的篇章。大管桩( P H C 桩) 不仅适用于地基覆盖层较厚的区域，还可以通过嵌岩和锚固技术应用于覆盖层较薄的岩层，与其它桩基相比，大管桩不仅具有承载能力强、抗弯刚度大和自身强度高等特点，而且在降低工程成本，加快施工进度以及环境保护等方面更是优势显著。很多企业因采用大管桩实现了大幅度地节约投资，从而大力支持和促进供桩单位不断进行技术改造和扩大生产能力，展示了大管桩广泛的应用前景。大管桩设计使用范围广泛，到目前为止在我国己建成混凝第一章绪论土大管桩码头大约有4 0 余座，这也正好体现了大管桩的优良技术性能和经济优势。与传统的钢桩相比，由于大直径混凝土管桩具有价格和防腐性能等方面的优势，目前
