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《剛性樁復合地基的抗震性能.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、剛性樁復合地基的抗震性能-結(jié)構(gòu)理論根據(jù)相似理論，建立剛性樁復合地基群樁模型，對其在靜力作用受力特性進行了測試。靜力試驗表明：褥墊層能夠調(diào)節(jié)樁-土荷載分擔比，不同樁位樁身的應力，角樁最大，其次是邊中樁，中樁最小。動力試驗表明：無論是彎矩值還是剪力值都是：角樁最大，其次是邊樁，再次是中心樁；剛性樁復合地基具有良好的抗震性能?！ 傂詷稄秃系鼗捎谧陨砭哂邢鄬τ谌嵝詷遁^大的樁體剛度，可以更好地發(fā)揮全樁的側(cè)摩阻力，因此具有較高的承載力，而且還具有沉降量小、施工簡單、工期短等優(yōu)點，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益，在我國被大量地應用到10-30層的高層建筑中[1-3]?！ ∥覀兺ㄟ^靜力模型試驗
2、，對不同褥墊層厚度下模型樁體和土體的應力變化規(guī)律及樁土應力比等工作性能進行了研究；并采用模型擬動力試驗，得出樁身應變、砂箱位移、墊層變形值，并對上述數(shù)值進行分析研究，得出剛性樁復合地基在地震作用下的響應規(guī)律；通過分析剛性樁復合地基動靜試驗數(shù)據(jù)，得到一些對剛性樁復合地基的設(shè)計有參考價值的規(guī)律性結(jié)論?！ ?靜力模型試驗 1.1試驗概況 試驗采用3×3群樁模型：樁體采用PP-R管材，樁長900mm，樁間距6d（d為樁徑）；砂為中砂；荷載板為0.5m×0.5×0.02m鋼板；設(shè)置150mm厚的墊層.模型材料參數(shù)見表1.模型試驗如圖1所示，砂桶內(nèi)模型樁和應變片粘貼情況如圖2所示.電
3、腦自動采集試驗數(shù)據(jù). 1.2試驗結(jié)果分析 1）圖3為不同褥墊層的p-s曲線，從圖中可以看出不設(shè)墊層時的沉降量最大，當設(shè)置一定厚度的墊層時，由于墊層的調(diào)節(jié)作用，大部分上部荷載由樁間土體承擔，同時樁體的側(cè)摩阻力會隨著樁間土應力的增加而增加，進而提高樁的承載力，并且更深的土體會受到荷載的影響；復合地基的承載力亦會因此而提高，同時樁體的受力會更均勻些?！ ?）圖4為樁體應力，由于墊層的流動補償使得樁身的最大應力點位置下移.從模型試驗的結(jié)果來看，最大應力點的位置在Z/L=0.3附近（Z/L表示樁身不同位置與樁長之比），墊層厚度對最大應力點位置影響不大。 3）圖5是不同樁位樁身的應
4、力曲線，角樁的樁身應力最大，其次是邊中樁，中樁樁身應力最小但最均勻?！ ?）圖6是樁土荷載分擔比變化曲線，從圖中可以看出，樁體分擔比隨著荷載的增大而逐漸增大，然后趨于平衡甚至有些下降；土體分擔比反而隨著荷載的增大而逐漸減小?！ ?動力模型擬動力試驗 2.1模型相似關(guān)系 綜合考慮擬動力試驗系統(tǒng)和模型自身性質(zhì)等因素的影響，根據(jù)相似性理論，試驗模型選取長度相似比為1：10，材料彈性模量、加速度、質(zhì)量密度和應力與應變的相似比均為1：1?！ ?.2模型設(shè)計 試驗采用含水率為5.7%的開封地區(qū)砂土模擬地基情況.試驗中的砂箱采用10mm厚鋼板加工制作而成。試驗采用3×3群樁模型，模型
5、樁采用具有較高強度的三型聚丙烯管材。分別采用拉伸試驗和壓縮試驗得到模型樁的相關(guān)參數(shù)：彈性模量為，泊松比為0.36。褥墊層厚度為30mm?！ ?.3監(jiān)控點布置 為了實時監(jiān)控模型在關(guān)鍵部位的應變、位移、土壓力及褥墊層的變化情況，試驗中分別在距離樁頂3cm處以及第一個應變片以下每隔12cm處電阻應變片，共8個；分別在砂桶底部、模型樁底、中部、上部以及砂桶側(cè)面埋設(shè)土壓力盒；褥墊層中心設(shè)置兩個水平做動器和兩個垂直做動器；在砂箱外側(cè)放置量程為0～150mm的位移傳感器以便測得砂箱的時程曲線.樁位布置及試驗裝置見圖7和圖8?！ ?.4試驗參數(shù)及加載方案 試驗前，首先需要確定將在模型試驗
6、中用到的三個參數(shù)：模型的初始剛度、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣。 試驗采用對模型做單周期反復加載，通過加載測得的位移和反力計算出模型結(jié)構(gòu)的剛度值.本模型試驗的初始剛度為2×105N/m；模型的質(zhì)量矩陣可根據(jù)原型結(jié)構(gòu)的實際質(zhì)量和原型-模型之間的相似比確定[4]；模型的阻尼矩陣，擬動力試驗不同于振動臺試驗[5]，不必在模型結(jié)構(gòu)上加大質(zhì)量，只需在操作系統(tǒng)中設(shè)置相關(guān)參數(shù)，使其滿足相似性要求即可[6]?！ ?.5模型試驗結(jié)果 文中只對在ElCentro波（加速度峰值為35cm/s2，上部荷載為18KN，）的作用下模型樁的性能進行了分析，并和有限元理論分析結(jié)果進行了比較.其樁身內(nèi)力包絡(luò)圖如圖9
7、所示?！ 〖袅ψ畲笾稻霈F(xiàn)在樁頂處，最小值在Z/L=0.43處，樁端剪力相對樁身其它部位而言其值也較大，僅略低于樁頂剪力；而最大彎矩值出現(xiàn)在剪力值最小處；無論是彎矩值還是剪力值都是：角樁最大，其次是邊樁，再次是中心樁.實際工程中角樁的破壞程度比中樁和邊樁嚴重。 3結(jié)論 本文分別采用豎向靜力和水平動力荷載模型擬試驗，研究了剛性樁復合地基樁體的力學性能.并對其結(jié)果進行了對比分析，得到如下結(jié)論： 1）靜力荷載作用下，樁身應力的中性點位置在Z/L=0.3附近.不同樁位角樁的中性點位置最高，邊中樁次之，中樁
