沙土中抗拔斜桩承载力特性研究.pdf

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1、第47卷第19期人民长江Vo1．47．No．192016年10月YangtzeRiverOct．，2016文章编号：1001—4179(2016)19—0087—05沙土中抗拔斜桩承载力特性研究杨磊，2(1．杨凌职业技术学院，陕西杨凌712100；2．西安建筑科技大学，陕西西安710055)摘要：以沙漠地区某输电塔基础为背景，采用数值模拟方法探讨不同倾角及其他条件对斜桩荷栽传递及其承载力的影响。有限元分析结果表明，桩身倾角不大于1O。时，倾斜角对单桩的极限抗拔承栽力影响不大，但会在桩身产生一定的弯矩以及在桩顶产生一定的水平位

2、移。桩顶设置承台有助于减小斜桩的水平位移和桩身的弯矩。对倾角较大斜桩的抗拔承栽力进行预估时，应该对桩顶以下一定范围内的的桩侧摩阻力予以折减。抗拔桩桩端侧阻力总体呈现弱化现象。关键词：斜桩；抗拔承载力；桩弯矩；侧摩阻力中图法分类号：P642文献标志码：ADOI：10．16232／j．enki．1001—4179．2016．19．017导，并对影响抗拔桩受力特性以及变形性状的因素1研究背景进行了详细分析，这对进一步从理论上认识斜桩荷载近年来，抗拔桩在桥梁码头、海上钻井平台及大型传递机理具有一定的意义。郑刚等通过现场载荷试验输电线

3、路塔架基础等工程中得到广泛应用。抗拔斜桩和数值分析对天津地区不同倾斜度的斜桩在竖向荷载的工作性状要比直桩复杂得多。实际工程中通常将抗作用下的荷载传递性状进行了研究，这对认识斜桩压桩的极限承载力乘以一定的折减系数来对抗拔桩的侧摩阻力的分布及其受力特性具有一定的参考价值。极限承载力予以估计⋯。因此，对抗拔斜桩的承载变陈小强等通过沙土中抗拔直桩与抗压直桩室内模型试形性状及荷载传递机理进行研究具有重要的实践意义验的研究，分析了单桩抗拔与抗压条件下桩侧摩阻和理论价值。力的发挥及传递规律，并得出了运用抗压桩来预估抗国内外学者通过一系列试

4、验在抗拔斜桩方面取得拔桩承载力的折减系数，这对认识和揭示抗拔桩的荷了不少成果。Chattopahyay等通过室内模型试验研究载传递机理具有重要意义。了不同倾角的斜桩在沿桩轴线上拔荷载的作用下，长目前，对抗拔桩的研究主要集中在直桩承载力，为细比、桩截面形状以及桩表面的粗糙度对极限承载力此，本文以沙漠地区输电线塔基础为背景，采用数值模的影响，这对认识抗拔桩的荷载传递机理具有重要拟方法来探讨不同倾角及其他相关条件对斜桩荷载传的意义。文献[3]通过采用FLAC对软土地区中承台递及其承载力的影响，以期为相关工程提供参考。下桩基的倾斜度

5、对竖向承载能力的影响进行了分析。2有限元模拟结果表明，对于超长桩，倾斜角为12。时，容许承载力达到最大；倾斜角在0。～l2。变化时，容许承载力在逐本文数值模拟的出发点是基于有限元分析软件渐增大；大于12。时，容许承载力逐渐减小。朱碧堂等ABAQUS对倾角为10。的室内离心机试验进行模拟，对基于统一极限摩阻分布的弹塑性求解方法和基于轴当得到的有限元模拟与模型试验所测得的Q—S曲线向Winkler地基模型的抗拔桩弹性解答进行了推相接近后，利用此有限元模型所对应的土体参数进行收稿日期：2016—03—27作者简介：杨磊，男，讲师，

6、硕士研究生，主要从事岩土工程数值计算研究。E—mail：441381153@qq．corn88人民长江进一步的模拟，研究桩身倾角变化对斜桩承载力及其3有限元计算结果与分析桩身变形的影响。2．1有限元模型参数的确定3．1模拟模型试验的结果2．1．1土参照室内离心机试验的结果，以及该试验所用沙土的物理力学特性，经过反复的试算以及参数调整，得土体采用Drucker—Prager模型(即D—P模型)。到倾角为10。时室内模型试验及有限元计算的Q—Js桩、土之间的摩擦采用了库仑摩擦模型。边界条件为：曲线对比见图2。侧向边界限制土体、Y

7、方向的位移，底边界限制、y．z方向的位移。数值模拟时土体参数采用倾斜角为10。的抗拔斜桩室内离心试验所对应的土体参数，土体参数见表1。表1有限元模拟所取土的参数爨。—U2．1．2钢筋混凝土桩2004006008001000l200桩顶荷戴／N桩长15m，桩径500mm，桩身混凝土材料为弹塑性材料，应力应变关系参照文献[7]，破坏时单轴拉应图2数值模拟及模型试验的Q—S曲线由图2可以看出，在参数选取合理的情况下，有限力与单轴压应力之比为0．09，泊松比为0．2，弹性模量元计算结果能够与室内离心试验的结果很好地吻合。为30GPa

8、，抗压强度为14．3MPa。由于钢筋在各级上为此，可用此模型所对应的参数来研究不同倾角斜桩拔荷载作用下均未达到屈服状态，故将钢筋作为弹性在竖向上拔荷载作用下的承载力及桩身变形规律。材料，取其弹性模量为200GPa，泊松比为0．25。3．2沙土中抗拔斜桩仿真模拟2．1．3模型尺寸有限元计算时