【摘要】：預應力混凝土薄壁(PTC)管樁復合地基作為常見的基礎型式在軟土地區(qū)具有良好的實用價值和應用前景。在實際工程中,復合地基下臥層附加應力的確定一直是重點和難點,因此對PTC管樁復合地基應力擴散效應的研究具有十分重要的意義。針對天津軟土地區(qū)進行了3組不同墊層厚度的復合地基現(xiàn)場靜載試驗,基于現(xiàn)場試驗建立并驗證了數(shù)值模擬方法,對比研究了該型式復合地基的承載特性;通過已建立的數(shù)值模擬方法研究了不同工況下PTC管樁復合地基的應力擴散現(xiàn)象,結(jié)合復合地基應力擴散理論確定了擴散角的取值范圍,分析了土質(zhì)、加固深度和外荷載對擴散角的影響規(guī)律。計算結(jié)果可為工程設計提供依據(jù)。
【圖文】：

ettlement墊層類型試驗編號承載力/kPa沉降量/mm樁帽+無墊層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)場試驗的數(shù)值模擬為進一步對復合地基中應力擴散問題進行研究，以現(xiàn)場試驗結(jié)果為校核標準，運用通用有限元軟件ABAQUS建立數(shù)值模擬模型并進行數(shù)值模擬分析。為減小邊界效應影響，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)場試驗尺寸選取，模型中將正方形荷載板及樁帽簡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)值模擬模型的難點在于碎石墊層本構(gòu)模型和參數(shù)的選齲結(jié)合學者們的成果和現(xiàn)場試驗[10－13]，確定選用Mohr-Coulomb本構(gòu)進行模擬，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)場試驗步驟在荷載板上施加相應荷載，提取荷載板荷載-位移曲線，并與實測值比較，如圖4所示。由圖4可知，試驗3實測極限荷載值為256kPa，對應沉降為12mm，模擬極限荷載值為260kPa，對應沉降為33mm；試驗5實測極限荷載值為251kPa，對應沉降為12mm，模擬極限荷載值為255kPa，對應沉降為23mm。數(shù)值模擬得到極限荷載與實測值較為接近，與實測曲線能夠較好吻合，說明該方法能夠較好地模擬試驗。與實測值相比，模擬值極限荷載對應沉降較大，分

墊層厚度H、加固深度h、相對剛度即樁間距d等。為了系統(tǒng)地確定應力擴散角的取值，并找到影響擴散角的特征參數(shù)，建立擴散角的相關計算關系，本文采用單一變量法設計了研究方案，研究方案見表5。表5試驗方案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通過數(shù)值模擬方法完成該研究方案，運用3.1節(jié)中驗證的建模方法建立單排復合樁基計算模型，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，選取長度為160m，深度為54m，厚度為1倍樁間距的單一土層長方體土體進行計算。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散角，選取不同土質(zhì)進行計算，，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壓強荷載。3.4應力擴散角取值計算完成后，分別提取荷載為0、50、100、150及200kPa時下臥層土體應力。不同時刻應力與荷載為0時刻的差值，即為下臥層的附加應力。將該PbββP加固區(qū)下臥層ZhB-60-50-40-30-20-10004080120160200240280320360荷載/kPa降沉m/試驗3模擬值試驗3實測值試驗5模擬值試驗5實測值樁帽管樁

【參考文獻】

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本文編號：2571957