發(fā)布時(shí)間：2020-01-22 12:58

【摘要】：預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁(PTC)管樁復(fù)合地基作為常見的基礎(chǔ)型式在軟土地區(qū)具有良好的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。在實(shí)際工程中,復(fù)合地基下臥層附加應(yīng)力的確定一直是重點(diǎn)和難點(diǎn),因此對(duì)PTC管樁復(fù)合地基應(yīng)力擴(kuò)散效應(yīng)的研究具有十分重要的意義。針對(duì)天津軟土地區(qū)進(jìn)行了3組不同墊層厚度的復(fù)合地基現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn),基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)建立并驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法,對(duì)比研究了該型式復(fù)合地基的承載特性;通過(guò)已建立的數(shù)值模擬方法研究了不同工況下PTC管樁復(fù)合地基的應(yīng)力擴(kuò)散現(xiàn)象,結(jié)合復(fù)合地基應(yīng)力擴(kuò)散理論確定了擴(kuò)散角的取值范圍,分析了土質(zhì)、加固深度和外荷載對(duì)擴(kuò)散角的影響規(guī)律。計(jì)算結(jié)果可為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
【圖文】：

ettlement墊層類型試驗(yàn)編號(hào)承載力/kPa沉降量/mm樁帽+無(wú)墊層124512.0227016.0樁帽+30cm墊層325612.0427013.7樁帽+60cm墊層525112.0625912.03數(shù)值模擬3.1現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的數(shù)值模擬為進(jìn)一步對(duì)復(fù)合地基中應(yīng)力擴(kuò)散問(wèn)題進(jìn)行研究，以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果為校核標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用通用有限元軟件ABAQUS建立數(shù)值模擬模型并進(jìn)行數(shù)值模擬分析。為減小邊界效應(yīng)影響，模擬土體選取為半徑為8m，高度為54m的圓柱體，管樁、樁帽及荷載板均按現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)尺寸選取，模型中將正方形荷載板及樁帽簡(jiǎn)化成等面積圓形以利于網(wǎng)格劃分，數(shù)值模型見圖3。圖3數(shù)值模型圖Fig.3Finiteelementmodelusedinanalyses該數(shù)值模擬模型的難點(diǎn)在于碎石墊層本構(gòu)模型和參數(shù)的選齲結(jié)合學(xué)者們的成果和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[10－13]，確定選用Mohr-Coulomb本構(gòu)進(jìn)行模擬，取其彈性模量為100MPa，泊松比為0.22。樁土之間的接觸為切向摩擦接觸，法向硬接觸、摩擦系數(shù)選取為0.4。其余土體物理力學(xué)參數(shù)見表2；PTC管樁取混凝土參數(shù)，樁帽和荷載板板采用鋼材的材料屬性，見表4。表4數(shù)值模擬模型材料參數(shù)Table4ParametersofsoilsinFEMsimulation材料密度/(kg/m3)彈性模量/MPa泊松比鋼68502100000.250混凝土24503600.167模型建立完成后，按照現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)步驟在荷載板上施加相應(yīng)荷載，提取荷載板荷載-位移曲線，并與實(shí)測(cè)值比較，如圖4所示。由圖4可知，試驗(yàn)3實(shí)測(cè)極限荷載值為256kPa，對(duì)應(yīng)沉降為12mm，模擬極限荷載值為260kPa，對(duì)應(yīng)沉降為33mm；試驗(yàn)5實(shí)測(cè)極限荷載值為251kPa，對(duì)應(yīng)沉降為12mm，模擬極限荷載值為255kPa，對(duì)應(yīng)沉降為23mm。數(shù)值模擬得到極限荷載與實(shí)測(cè)值較為接近，與實(shí)測(cè)曲線能夠較好吻合，說(shuō)明該方法能夠較好地模擬試驗(yàn)。與實(shí)測(cè)值相比，模擬值極限荷載對(duì)應(yīng)沉降較大，分

墊層厚度H、加固深度h、相對(duì)剛度即樁間距d等。為了系統(tǒng)地確定應(yīng)力擴(kuò)散角的取值，并找到影響擴(kuò)散角的特征參數(shù)，建立擴(kuò)散角的相關(guān)計(jì)算關(guān)系，本文采用單一變量法設(shè)計(jì)了研究方案，研究方案見表5。表5試驗(yàn)方案Table5Experimentsschemes方案H/cmd/mh/m方案H/cmd/mh/m101.298202.012201.2129401.212301.21810401.612401.61211402.012502.01212601.2126201.21213601.6127201.61214602.012通過(guò)數(shù)值模擬方法完成該研究方案，運(yùn)用3.1節(jié)中驗(yàn)證的建模方法建立單排復(fù)合樁基計(jì)算模型，每排均為12根PTC管樁。具體模型見圖6。圖6數(shù)值模型圖Fig.6Finiteelementmodelusedinanalyses為消除邊界效應(yīng)，選取長(zhǎng)度為160m，深度為54m，厚度為1倍樁間距的單一土層長(zhǎng)方體土體進(jìn)行計(jì)算。樁帽和管樁均為線彈性理想本構(gòu)模型，樁帽為鋼材材質(zhì)，管樁為混凝土材質(zhì)，物理力學(xué)參數(shù)見表2。土體采用Mohr-Coulomb模型，密度均為2000kg/m3，為研究不同土體的擴(kuò)散角，選取不同土質(zhì)進(jìn)行計(jì)算，，土體參數(shù)見表6。模型建立完成后，在荷載板頂面施加均布?jí)簭?qiáng)荷載。3.4應(yīng)力擴(kuò)散角取值計(jì)算完成后，分別提取荷載為0、50、100、150及200kPa時(shí)下臥層土體應(yīng)力。不同時(shí)刻應(yīng)力與荷載為0時(shí)刻的差值，即為下臥層的附加應(yīng)力。將該P(yáng)bββP加固區(qū)下臥層ZhB-60-50-40-30-20-10004080120160200240280320360荷載/kPa降沉m/試驗(yàn)3模擬值試驗(yàn)3實(shí)測(cè)值試驗(yàn)5模擬值試驗(yàn)5實(shí)測(cè)值樁帽管樁

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1 羅建強(qiáng);CFG樁復(fù)合地基工作性狀研究及其工程應(yīng)用[D];中南大學(xué);2007年

2 馬長(zhǎng)波;CFG樁復(fù)合地基在駐馬店地區(qū)的應(yīng)用研究[D];西安建筑科技大學(xué);2009年

3 劉武濤;CFG樁復(fù)合地基受力變形特征數(shù)值分析[D];西安建筑科技大學(xué);2010年

4 蔡t熺

本文編號(hào)：2571957