循環(huán)荷載下鋼管混凝土嵌巖樁水平承載力計(jì)算方法.pdf

1、鋼管混凝土嵌巖樁作為深基礎(chǔ)的一種類(lèi)型，被廣泛應(yīng)用于港口碼頭、跨江橋梁、高速鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中。目前，對(duì)于鋼管混凝土嵌巖樁承載力的計(jì)算主要通過(guò)將鋼管強(qiáng)度折算為混凝土強(qiáng)度來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算，但這種方法忽略了鋼管在受力過(guò)程中與樁身和樁側(cè)巖體的相互作用。另外，目前的計(jì)算方法主要考慮靜載工況，而研究循環(huán)荷載下的較為鮮見(jiàn)。本文基于國(guó)家自然科學(xué)基金課題“循環(huán)荷載下鋼管混凝土嵌巖樁鋼-砼界面強(qiáng)度弱化機(jī)理及長(zhǎng)期工作性狀研究”，通過(guò)建立循環(huán)荷載下鋼管混凝土嵌巖樁

2、的數(shù)值模型研究其破壞模式，在此基礎(chǔ)上提出考慮鋼管與樁身和樁側(cè)巖體相互作用的鋼管混凝土嵌巖樁水平承載力計(jì)算方法。本文的主要研究工作及取得的成果如下:
　　(1)基于鋼-砼界面循環(huán)剪切試驗(yàn)獲得的界面滑移應(yīng)力-應(yīng)變曲線，采用非線性彈簧單元模擬界面滑移過(guò)程，建立了考慮鋼-砼界面滑移的有限元數(shù)值計(jì)算模型，計(jì)算結(jié)果與剪切試驗(yàn)結(jié)果基本一致，表明了有限元模擬方法的可靠性。
　　(2)考慮循環(huán)荷載作用下鋼管與混凝土界面強(qiáng)度弱化，建立了鋼管混凝

3、土嵌巖樁數(shù)值模型。通過(guò)對(duì)樁身應(yīng)力應(yīng)變、鋼砼界面滑移過(guò)程的分析表明:隨著樁頂水平荷載的增加樁身混凝土最大拉應(yīng)力區(qū)域由地基表面附近向上下兩側(cè)擴(kuò)展，由于鋼-砼界面的滑移作用，鋼管最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在地基表面以上約一倍樁徑位置;隨著循環(huán)次數(shù)的增大，樁身同一位置處的滑移值增大，最大滑移值出現(xiàn)在受拉側(cè)變截面處。
　　(3)建立了考慮不同工況下鋼管混凝土嵌巖樁的數(shù)值計(jì)算模型，分析了循環(huán)次數(shù)、鋼管嵌巖深度、地基強(qiáng)度對(duì)鋼管混凝土嵌巖樁基礎(chǔ)破壞模式的影響

4、，計(jì)算結(jié)果表明:鋼管混凝土嵌巖樁的破壞位置出現(xiàn)在變截面處附近;循環(huán)作用下地基表面處鋼-砼界面弱化明顯，地基對(duì)樁基的嵌固作用減弱，從而降低水平承載力;隨著鋼管嵌巖深度增加，破壞位置從變截面處向地基表面移動(dòng);地基強(qiáng)度的弱化使樁周巖體更易產(chǎn)生塑性區(qū)，從而降低地基對(duì)樁身的約束，最終導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的水平承載力降低。
　　(4)根據(jù)鋼管混凝土嵌巖樁變截面處破壞模式，假設(shè)樁身在變截面處完全嵌固，結(jié)合彈性力學(xué)及材料力學(xué)相關(guān)理論，推導(dǎo)了鋼管混凝土嵌巖樁