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1、第10卷第2期安徽水利水电职业技术学院学报Vol.10No.22010年6月JOURNALOFANHUITECHNICALCOLLEGEOFWATERRESOURCESANDHYDROELECTRICPOWERJun.2010边坡上桩基水平受力特性分析王鉴,陈卫兵,黄福明,黄东(中国联合工程公司,浙江杭州310022)摘要:文章对土质边坡坡顶的刚性桩的水平荷载特性进行了三维有限元模拟,研究在水平力作用下,桩体变形特征及承载力,并和相同土质条件下,刚性桩水平受力特性进行比较。分析结果表明对砂性土,用MC模型确定破坏标准,用DP模型描述塑性特性,其三维有限元分析结果是可
2、靠的。关键词:边坡;刚性桩;水平承载力;有限元DOI:10.3969/j.issn.1671-6221.2010.03.004中图分类号:TU443文献标识码:A文章编号:167126221(2010)0220010203AnalysisofpilefoundationunderhorizontalforceontheslopeWANGJian,CHENWei2bing,HUANGFu2ming,HUANGDong(ChinaUnitedEngineeringCorporation,Hangzhou310022,China)Abstract:Thispapersim
3、ulatesthehorizontalbearingcharacteristicsofpileneartheslopecrest,de2scribethepilebearingcapacityanddeformationcharacteristics,andcomparedtothehorizontalcondi2tion.Analysisresultshowsthatforsandysoil,usingthestandardMCmodeltodeterminedamage,u2singDPmodeltodescribetheplasticproperties,it
4、sthree2dimensionalfiniteelementanalysisresultsarereliable.Keywords:slope;rigidpiles;horizontalforce;finiteelement目前对于桩的水平荷载研究较多,大多都假设桩置于水平地面上。边坡对桩的水平承载力的发挥有一定削弱作用,其作用不容忽视。近十几年来,国内外公开发表了一些原位试验及分析工作的成[1]果,如土质边坡上的桩基水平荷载试验。然而,坡顶附近桩基的水平荷载研究未见相关文献。本文用有限元方法分析了邻近边坡刚性桩的水平受力性。对处于30b均质边坡上侧向受力的单桩进
5、行模拟分析,接着对相同土质参数下的水平地面条件下的短单桩进行了研究。对比二者结果提出了刚性桩的水平荷载比,用以衡量边坡对桩水平承载力的削减作用大小。1模型试验模型试验是在干砂中进行的,其特性如表1所列。三轴压缩试验室在相对密度为90%的条件下进行的,得到土的峰值摩擦角为4715b,使用2mm的筛子,将砂倾倒形成均质的水平面,然后进行开挖形成30b的坡面。收稿日期:2010201215;修回日期:2010203215作者简介:王鉴(1983-),男,浙江义乌人,助理工程师,从事岩土工程设计与管理工作。第2期王鉴,等:边坡上桩基水平受力特性分析11表1砂土的物理性质重度
6、土颗粒平均直径不均匀系数曲率系数最大孔隙比最小孔隙比参数GsD50/mmUcUccemaxemin值217230120121122019120195101599在所有的试验中其埋置深度500mm,这样就保证桩的埋深和直径的比值DE/B=5。沿桩的侧向受力方向,在桩的前后两个表面安装了10对电阻应变片,在坡顶表面上方100mm处,由马达对桩顶施加[2]侧向力,力的大小由测力传感器量测,在桩顶力作用点处由百分表测量位移。有许多因素会影响桩的水平极限承载力,其中主要的一个因素是桩的刚度,它决定了试验桩是否表*现为刚性,引起旋转破坏。判断桩刚性的一个基本标准是长径比l/D,
7、和刚度比(Ee/G)。桩基础在满足下式时可近似的看作是刚性桩:2E7elEe0105*<<*(1)GDG*Es3MG=1+(2)2(1+M)4*(EI)p其中,G为土的等效剪切模量,Ee为桩的弹性模量,其值为4,l为桩的埋置深度,D为桩径。(PD/64)*在本模型中使用的是各向同性土,G和水平向的弹性模量Es,泊松比M相关。对于刚性桩计算得到(l/D=1175-715),而本模型所用的桩l/D=5,可以看作刚性桩。桩的刚度也和桩的相对刚度系数T有关,我国工程部普遍采用m法:5EIT=(3)mb0[3]其中,EI为桩的弯曲刚度,m为水平地基系数b0w为桩身计算宽度
