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随着我国高层建筑、桥梁工程等的高速发展,桩基应用日益广泛,由于在实际工程中桩单纯承受竖向或水平荷载作用的情况很少,往往在承受竖向荷载的同时,还承受水平荷载的作用,使得桩基础在复合荷载作用下的工作性状相关研究也日益受到重视。支盘桩经过20多年的发展,其以承载力高、沉降变形小以及综合经济效益好等优点在工程中得到了广泛的应用,前景十分广阔。目前对于支盘桩的研究侧重于在单一竖向荷载或水平荷载作用下,而对其在复合荷载作用下的工作性状研究相对较少。
本文在国内外研究成果的基础上,通过室内模型试验以及数值模拟手段来对复合荷载作用下支盘桩工作性状进行探讨与分析,开展的主要工作有:
(1)简单介绍了桩基的发展简史和支盘桩在竖向荷载、水平荷载以及复合荷载作用下的国内外研究现状。
(2)通过四组室内模型试验,分析了竖向荷载对支盘桩水平承载性状的影响,水平荷载对支盘桩竖向承载性状的影响,上拔荷载对支盘桩水平承载性状的影响以及盘数,盘距或盘的位置对复合受荷支盘桩工作性状的影响,通过桩顶位移、桩侧位移、桩身弯矩以及桩周土压力变化情况对复合受荷支盘桩的工作性状进行了深入探讨。
(3)通过ABAQUS有限元分析软件对室内模型试验进行了数值模拟,对复合受荷支盘桩的工作性状进行了深入探讨,在模拟过程中对桩及桩周土分别按线弹性模型和摩尔库仑弹塑性模型考虑,在桩土接触面设置接触对及库仑摩擦模型来考虑桩土之间的滑移与开裂等非线性行为,并考虑土的初始应力场,所得模拟结果与模型试验实测成果符合较好。
(4)通过数值模拟,进一步分析了土层参数因素对复合受荷支盘桩工作性状的影响,结果表明:桩周土层的压缩模量、粘聚力以及内摩擦角的提高均会减小桩身沉降、桩身水平位移、桩身应力以及桩前土体隆起量、水平位移,随着桩土摩擦系数的增加,桩身沉降减有所减小,但其对桩身和土体的水平位移、桩身应力影响甚微。