【摘要】：近些年來，超高層建筑不斷興建，海洋石油鉆井平臺日益增多，很多建筑物建造在不良地基條件下。樁基礎(chǔ)一般以群樁的形式存在，需要承受巨大的上拔力甚至軸向往復(fù)荷載，樁基礎(chǔ)破壞會影響結(jié)構(gòu)物的正常使用甚至?xí){人們的生命財產(chǎn)安全，，因此對軸向荷載下群樁的受力性能研究非常具有理論價值和實際意義。 本文通過室內(nèi)模型試驗和數(shù)值模擬兩種方法對砂土中靜壓樁的軸向受力性能進(jìn)行研究。試驗方面：首先進(jìn)行了五組單樁的抗壓、抗拔和循環(huán)加載試驗，研究了樁的入土深度、樁側(cè)粗糙度和樁身材料對單樁受力性能的影響；然后進(jìn)行了兩種粗糙度五種樁間距共十組2×2群樁試驗，主要研究樁間距對群樁效應(yīng)的影響。數(shù)值方面：基于荷載傳遞法中的位移協(xié)調(diào)算法，采用本文提出的考慮泊松效應(yīng)影響的彈塑性t-z模型和雙曲線q-z模型，編寫MATLAB程序，對試驗結(jié)果進(jìn)行模擬驗證了所采用t-z模型和q-z模型的適用性。研究結(jié)果表明： 壓力荷載作用下靜壓樁的樁頂荷載-位移曲線與上拔荷載作用下的荷載-位移曲線差異較大。抗壓樁的破壞屬于緩進(jìn)型，抗拔樁的破壞屬于突進(jìn)型。入土深度越大，側(cè)表面越粗糙，樁的抗壓和抗拔承載力越大。側(cè)表面粗糙度和入土深度對樁的極限位移影響不大。樁身的材料越剛硬，極限抗壓承載力越小，極限位移值越小。循環(huán)往復(fù)位移作用下，靜壓樁的樁側(cè)摩阻力和樁端阻力均隨循環(huán)次數(shù)增加出現(xiàn)強(qiáng)化。這種強(qiáng)化是由于樁底和樁側(cè)砂土隨循環(huán)次數(shù)增加不斷變密實引起的。單樁和群樁試驗均表明：抗拔極限摩阻力ft小于抗壓極限摩阻力fc，試驗測得ft/fc=0.1-0.17。 2×2群樁在承受壓力時，最優(yōu)樁間距為4D，對應(yīng)群樁效應(yīng)系數(shù)約為1.23；承受拉力時，最優(yōu)樁間距在4D-5D之間，對應(yīng)群樁效應(yīng)系數(shù)約為1.2。當(dāng)樁間距大于7D時，群樁效應(yīng)基本可以忽略。 本文的模型能夠模擬單樁抗壓能力隨三個參數(shù)的變化規(guī)律，能夠模擬抗拔和抗壓摩阻力的不同，能夠模擬循環(huán)荷載作用下樁頂荷載-位移曲線的滯回特性。此外，利用本模型計算得到ft/fc隨樁身彈性模量的變化規(guī)律，通過擬合群樁試驗結(jié)果本文還求得了模型中的群樁效應(yīng)影響系數(shù)。
[Abstract]:In recent years, super-tall buildings have been built, offshore oil drilling platforms are increasing day by day, and many buildings are built under poor foundation conditions. Pile foundation usually exists in the form of pile group, which needs to bear huge uplift force or even axial reciprocating load. The damage of pile foundation will affect the normal use of structure and even threaten the safety of people's life and property. Therefore, it is of great theoretical and practical significance to study the mechanical behavior of pile groups under axial loads. In this paper, the axial behavior of static pile in sand is studied by two methods: model test and numerical simulation. In terms of test: firstly, five groups of single pile were tested under compressive, pull-out and cyclic loading, and the influence of pile depth, pile side roughness and pile body material on the mechanical performance of single pile was studied. Then, two kinds of roughness and five kinds of pile spacing were carried out in 10 groups of 2 脳 2 pile groups. The effect of pile spacing on pile group effect was studied. Numerical value: based on the displacement coordination algorithm in the load transfer method, using the elastoplastic t-z model and hyperbolic q-z model considering the Poisson effect, the MATLAB program is written. The simulation results verify the applicability of the t-z model and the q-z model. The results show that the load-displacement curve of pile top under static pressure is different from that of pile under uplift load. The damage of pressure pile belongs to the type of slow advance, and the damage of anti-drawing pile belongs to the type of penetration. The deeper the soil is, the rougher the side surface is, and the greater the bearing capacity of pile is under compression and drawing. The side surface roughness and the depth of the soil have little effect on the ultimate displacement of the pile. The more rigid the pile body is, the smaller the ultimate compressive capacity is and the smaller the ultimate displacement value is. Under the action of cyclic reciprocating displacement, the pile side friction and pile tip resistance of static pressure pile are strengthened with the increase of cycle times. The reinforcement is caused by the continuous compaction of the pile bottom and the pile side sand with the increase of the cyclic times. The results of single pile and pile group tests show that the ultimate frictional resistance (ft) is smaller than that of the compressive ultimate friction (fc,). The optimum spacing of ft/fc=0.1-0.17. 2 脳 2 piles under pressure is 4D, corresponding to the effect coefficient of pile group is about 1.23, and the effect coefficient of pile group is about 1.23 when the pile is subjected to tensile force. The optimal pile spacing is between 4D-5D and the corresponding effect coefficient of pile group is about 1.2. When the pile spacing is larger than 7 D, the pile group effect can be neglected. The model in this paper can simulate the variation law of single pile's compressive capacity with three parameters, the difference of the resistance of uplift and compressive friction, and the hysteretic behavior of the load-displacement curve of pile top under cyclic load. In addition, the variation law of ft/fc with the elastic modulus of pile body is obtained by using this model, and the influence coefficient of pile group effect in the model is obtained by fitting the results of pile group test.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU473.1

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本文編號：2282660