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《長短樁復(fù)合地基數(shù)值模擬和試驗探究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、長短樁復(fù)合地基數(shù)值模擬和試驗探究 摘要：通過ABAQUS數(shù)值模擬分析與室內(nèi)模型試驗進行對比研究，分析豎向荷載作用下長短樁復(fù)合地基的工作機理及荷載傳遞機制。模型試驗通過改變長、短樁剛度，分析其對復(fù)合地基的沉降、樁頂刺入變形、荷載分擔比、樁身軸力變化的影響。結(jié)果表明：長樁承擔了上部大部分荷載，長樁剛度是影響地基承載力和地基沉降量的主要因素，且邊長樁荷載分擔比大于中長樁荷載分擔比。因此可以通過剛性長樁來提高復(fù)合地基承載力，柔性短樁控制地基沉降量，充分發(fā)揮樁間土的作用，從而有效提高地基處理效果，提高經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：ABAQUS；復(fù)合地基；樁土相對剛度
2、；樁土應(yīng)力比中圖分類號：TU4文獻標識碼：A1引言5隨著復(fù)合地基理論認識的不斷提高和實踐經(jīng)驗的不斷積累，地基處理技術(shù)得到了極大的發(fā)展。長短樁復(fù)合地基的設(shè)計理論落后于工程實踐，對其設(shè)計計算方法以及作用機理的研究和認識還不夠全面和深入。雖然巖土界學(xué)者和工程師對長短樁復(fù)合地基進行一系列的理論、有限元分析、試驗等研究[1-4]，取得一些可觀的成果，并應(yīng)用于實際工程中，但至今沒有形成一套完整的理論體系，有許多問題有待進一步的研究與探討。本文利用ABAQUS有限元數(shù)值模擬和模型試驗研究對比，對四組不同工況的長短樁復(fù)合地基進行研究與分析，特別是荷載分擔比的探討
3、。2有限元計算模型及計算方案2.1計算模型本次計算模型尺寸長*寬*高=1500mm*700mm*1000mm，樁底土厚350mm，墊層厚150mm，長樁長500mm，短樁樁長為250mm，直徑均為60mm，樁間距為200mm，共7根樁呈等邊三角形布置(見圖1)，墊層中距樁頂30mm處鋪設(shè)一層土工格柵。約束土體底部及四周邊界的位移自由度，碎石墊層上部為自由邊界。網(wǎng)格劃分及樁的布置如圖2。圖1布樁平面示意圖計算模型中的材料參數(shù)見表1，其中土工格柵抗拉剛度為E=15kN/m，泊松比μ=0.2，厚度0.002m。表1模型計算參數(shù)2.2計算方案5樁平面布置
4、圖如圖所示，不同工況見表2。模型加載方式采用八級等量加載：20kPa、40kPa、60kPa、80kPa、100kPa、120kPa、140kPa、160kPa。表2為本文數(shù)值模型試驗的不同工況。表2不同工況3結(jié)果及分析3.1復(fù)合地基沉降量分析圖2為不同工況下，荷載與地基沉降關(guān)系曲線圖。A、B、C、D四種工況下，地基沉降量分別為26.83mm、31.08mm、33.10mm、25.41mm。A、C工況相比，兩者唯一的區(qū)別在于長樁彈性模量不同，A工況的長樁彈性體模量為10GPa，而C工況為65MPa；C工況的地基沉降比A工況增大了15.92%。A與
5、D工況相比，地基沉降量只增加了5.59%。由此說明，在長短樁復(fù)合地基中，長樁剛度是影響復(fù)合地基沉降量和承載力的主要因素。圖2荷載-地基沉降關(guān)系曲線圖3.2復(fù)合地基荷載分擔比分析5圖3為A組長、短樁及樁間土三者荷載分擔比隨荷載等級變化的關(guān)系曲線圖。從圖中可知，長樁（剛性樁）的荷載分擔比隨著荷載的增加而增大，短樁（柔性樁）的荷載分擔比隨著荷載的增加有所減小，而樁間土的荷載分擔比在加載初期減小較快，之后基本處于穩(wěn)定值。從整體來看，在加載初期，上部荷載主要由長、短樁承擔；但加載后期，隨著長樁荷載分擔比的增加，長樁承擔了58%（數(shù)值計算結(jié)果）的上部荷載。圖
6、3A組荷載分擔比關(guān)系曲線圖3.3復(fù)合地基樁身軸力及中性點分析圖4是160kPa荷載作用下，中長樁樁體軸力隨樁身深度的變化曲線圖：除A組工況，其它三組均位于距樁頂下0.25m處；且不論短樁是剛性樁還是柔性樁，相同剛度下的中長樁樁體軸力相近。A、D組長樁均為剛性樁，但A組短樁為柔性樁，而D組短樁為剛性樁，A組中長樁樁體軸力比D組只大4.11%；B、C兩組長樁均為柔性樁，但B組短樁為剛性樁，而C組為短樁柔性樁，此時，C組中長樁樁體比B組大11.14%。而不同剛度的長樁，軸力相差甚大。圖4不同工況下的中長樁軸力5結(jié)論(1)在長短樁加筋土復(fù)合地基中，通過剛
7、性長樁來提高地基承載力，柔性短樁來控制復(fù)合地基沉降，是最經(jīng)濟、有效的方案。(2)5在復(fù)合地基中，邊樁承擔的上部荷載比中樁大，因此，可以通過調(diào)整邊樁與中樁的剛度，來調(diào)節(jié)荷載分擔情況，有效地提高地基承載力和控制地基沉降量。參考文獻：[1]龔曉南.復(fù)合地基理論及工程應(yīng)用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.[2]葛忻聲,龔曉南,張先明.長短樁復(fù)合地基設(shè)計計算方法的探討[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2002(7):3-5.[3]謝新宇,楊相如,施尚偉,等.剛?cè)嵝蚤L短樁復(fù)合地基性狀分析[J].巖土力學(xué),2007,28(5):877-882.[4]婁炎,何寧,
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