坡体中桩基的受力特性分析

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1、重庆大学硕士学位论文坡体中桩基的受力特性分析姓名：李杨秋申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：干腾君;邓安福20050501中文摘要摘要在山地城市中，房屋建筑常常在环境幽雅，依山傍岭之处建造，这样不可避免地出现一些桩基建筑在坡体中，此外连接两岸山体作为横向交通的桥梁，其桩基也需要支承在带斜坡的基岩上或土体中。这类问题在工程建设中屡见不鲜，然而国内对桩基受力机理的研究主要针对设置在平地中的桩基，对设置在坡体中的桩基的研究还不多见，即便在目前涉及这一问题的文献也是屈指可数。本文在分析研究国内外有关桩土共同作用分析方法以

2、及研究状况的基础上，通过建立桩土共同作用的耦合分析模型，对处于平地中的桩基及不同坡度的坡体中的桩基进行了受力特性研究。其工作的内容包括两个方面：(1)针对坡体中的桩土体系，用面向对象的C++程序语言编制有限元程序。为了更好地模拟桩土之间的相互作用特性，设置了16节点接触面单元。采用国内外广泛使用的Duncan-Chang模型为该程序的本构模型，并对土质边坡中的桩基进行了分析。通过算例分析比较了平地中的桩基与不同坡度的土质边坡中的桩侧摩阻力分布形状。(2)结合大型通用有限元软件ANSYS，对不同坡度的岩质边坡中的桩基进行

3、了三维有限元分析。计算中岩体采用DP模型，利用面面接触单元考虑岩体与结构交界面的状态非线性。通过算例得出平地及不同坡度岩质边坡中的嵌岩桩侧摩阻力沿桩身的曲线分布形状。主要结论如下：(1)桩侧摩阻力曲线具有明显的非线性特征。岩土参数对桩侧摩阻力的影响较大，岩质边坡和土质边坡的桩侧摩阻曲线的分布情况不同。(2)桩身侧摩阻力明显地参与着承载作用。在同一坡度的坡体中，随着桩顶荷载的增加，桩身侧摩阻力随之增加；但桩身侧摩阻力分担桩顶荷载的比例逐渐减小，桩端阻力分担桩顶荷载的比例逐渐增大。在同一荷载作用下，随着坡度的增大，端阻力分

4、担桩顶荷载的比例增大，侧摩阻力分担桩顶荷载的比例减小。(3)坡体中的桩侧摩阻力与平地中的桩侧摩阻力的分布趋势不同。主要体现在：在平地中桩基四个侧面的摩阻力值完全相同，在同一坡体中桩基的临坡面、背坡面和侧面的摩阻力值不同(两个侧面的摩阻力很接近，视为值相同)，其分布趋势各有其特点。oo(4)30及60坡体中的桩基，在承载机理上显示出一定的差异性，侧摩阻力曲线的分布形态各异。随着桩顶轴力的增大桩基三个面的摩阻力值都有所增大，但增大幅度不尽相同，其中背坡面的摩阻力值增幅最大，侧面和临坡面的摩阻力值I重庆大学硕士学位论文的增幅

5、较小。(5)垂直边坡是边坡中的一种特殊情况。桩侧摩阻力的发挥临坡面最小，侧面oo与背坡面较大。与30坡体和60坡体中桩基的侧摩阻力分布趋势不同。(6)坡度变化对桩侧摩阻力分布影响最大的是临坡面，对侧面和背坡面的影响相对较小。(7)处于平地中的桩基与处于不同坡度的坡体中的桩基受力性状的不同；土质边坡与岩质边坡中的桩侧摩阻力的分布不同。分析表明：只有充分考虑不同坡度条件的桩侧阻力分布特征，才能比较准确地把握坡体中桩基承载性状的基本特征。关键词：桩基，坡体，侧摩阻力，接触面单元，有限元分析II英文摘要ABSTRACTInmo

6、untainouscities,houseconstructionsareusuallybuiltinpleasantplacesagainstmountains,whichwillinevitablyleadtosomepilefoundationsbuiltinslopes.Inaddition,thepilefoundationsofbridgesconnectingthehillmassesontwobacksalsoneedtobeembeddedinbedrockswithslopesorinsoilmas

7、ses.Atpresent,suchproblemsarecommoninengineeringconstructions,however,theresearchesonload-bearingmechanismofpilefoundationaremainlyaimingatpilefoundationsonflatgroundathome,andtheresearchesonpilefoundationsinslopesareveryrareandeveniftheliteraturesreferringtothi

8、sproblemcanbenumbered.Onthebasisofanalyzingtheanalysismethodsandresearchescarriedoutaboutpile-soilinteraction,thispapersetsupacouplinganalysismodelonpile-soilinteract