基于被动条件下桩-土相互作用机理及被动桩工作性能分析

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1、大连理工大学硕士学位论文被动条件下桩-土相互作用机理及被动桩工作性能分析姓名：韩丽娟申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：栾茂田20040601摘要桩土相互作用问题是近年来桩基工程中的研究热点与难点课题。通常各类建筑工程中的桩基础主要是主动受荷桩，即上部结构的荷载通过承台传递给下部的桩基础，由桩土间的相互作用来分担上部结构荷载。然而．在桩基工程中仍有许多情况是桩基承受被动荷载，即桩周土体竖向或水平运动行为引入的荷载，如粘性土的固结、膨胀土的膨胀或沉降、隧道的开挖、洞穴扩展及边坡滑动等对桩基础所产生的荷载。其表现为在桩基中引起附加作用力和附加应力，这将对桩基的承载机制与变形特性产生

2、重要的影响。本文针对大面积地面堆载条件下的邻近桩基进行分析，假定桩为简单的弹性地基梁．而桩周土作为弹塑性变形体。基于桩与土的变形协调条件，确定桩侧土压力的表达式，在此基础上建立桩身挠曲控制微分方程，联合采用非线性P—Y曲线与有限差分法进行求解，并编制了相应的计算程序。通过算例分析，验证了所建议分析方法的合理性和实用性。同时。对影响被动桩桩一土体系变形的各种复杂因素进行了系统的比较分析，结果表明：桩的水平位移与桩的抗弯刚度以及桩土间水平作用力密切相关，相应的桩周土的位移取决于土体强度、桩土间相互作用力以及自由场地的土体水平运动等。通过分析还得出了其它一些有意义的结论。关键词：被动桩：有

3、限差分法；p-y关系曲线；相互作用：弹塑性AbstractTheissueofpile—soilinteractionistheresearchhotspotanddifficultsubjectinpilefoundationengineeringforrecentlyseveralyears．Themajorityofpilesaredesignedtosuppon‘‘active”loadings，thatistosay,loadsfromupperstructurearedirectlytransferredtothepilefoundationbythecap．Howeve

4、r,therearemanycasesinwhichthepileshavetowithstand‘‘passive”loading，i．e．10adsinthepilesareofteninducedbythemovementofsoilspastthepilesverticallyand／orhorizontally．Examplesincludeconsolidationofclay；swellingorshrinkingofanexpansiveclay；tunneling；excavation；cavitydevelopment；slopemovement．Theseext

5、ernally-imposedsoilmovementswillleadtOadditionalforcesandstressesintopilefoundations．Therefore，itisveryimportanttoreasonablyassesstheseforcesandthecorrespondingeffectsonthebearinganddeformationperformanceofpilefoundation．Thispaperanalyzesthepile·soilinteractionaajacenttosuperficialsurcharge，the

6、pileismodeledsimpleelasticfoundationbeam，soiltobeelastic-plasticdeformationbody．Basedonthecompatibilityconditionofdeformationofpilesandsurroundingsoils，theexpressionformulationoflateralearthpressureonpilesispresented．Andthenthepartialdifferentialequationforgoverningdeflectionofpileisestablished

7、andisnumericallysolvedbycombininglion—linearp-yrelationshipcurveofpileandfinitedifferenceprocedure．Theauthorencodesthecorrespondingprogram．Throughanexampleanalysis，thereasonabilityandapplicabilityoftheproposedmethodareverified．The