斜向荷載作用下傾斜樁沉降特性的三維有限元分析.pdf

1、隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)快速發(fā)展的同時(shí)，越來(lái)越多的大型、特種建筑應(yīng)運(yùn)而生，如拱形結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、海洋石油平臺(tái)、電視塔及輸電線路等。這類(lèi)建筑的基礎(chǔ)需要承受很大的斜向荷載。為此，通常將這類(lèi)樁基礎(chǔ)設(shè)置成斜樁以便能承受更大的斜向荷載。同時(shí)，在樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中由于各種因素會(huì)造成大量?jī)A斜直樁。由于斜樁在外荷載作用下的工作性狀和承載機(jī)理要比豎直樁的復(fù)雜的多，目前對(duì)其工作機(jī)理的認(rèn)識(shí)還不完善，還缺乏可行和可靠的分析和計(jì)算方法，這使得在許多情況下傾斜樁基礎(chǔ)的應(yīng)用以

2、及工程事故的處理受到一定的限制。
　　 為更進(jìn)一步了解斜向荷載作用下斜樁的工作性狀，本文通過(guò)有限元法對(duì)斜向荷載作用下傾斜單樁以及設(shè)置斜樁的群樁工作性狀與沉降影響因素進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析，其主要工作和結(jié)論如下：
　　 (1)簡(jiǎn)要介紹了傾斜樁工作性狀的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主要成果以及有限元的基本思想與樁-土相互作用數(shù)值建模分析中應(yīng)注意的問(wèn)題等。
　　 (2)采用有限元分析軟件Adina8.4對(duì)傾斜荷載作用下傾斜單樁的沉降

3、特性及其影響因素進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析。結(jié)果表明：①當(dāng)樁體材料、樁長(zhǎng)等因素一定，樁身傾斜度在一定范圍內(nèi)時(shí)對(duì)傾斜樁的沉降量要小于豎直樁。②斜向荷載作用下，并非傾斜樁的傾斜角度越大越好，也并非當(dāng)荷載傾斜角度與樁身傾斜角度相同時(shí)樁項(xiàng)沉降最小。③豎向荷載作用下，傾斜樁的水平應(yīng)力平衡點(diǎn)位置與荷載大小、樁身傾斜度等因素有關(guān)。在其他條件不變的情況下，加強(qiáng)平衡點(diǎn)處樁體的強(qiáng)度能有效提高傾斜樁的承載能力。④當(dāng)傾斜樁承受斜向荷載時(shí)，傾斜樁的樁身會(huì)發(fā)生反彎變形。

4、當(dāng)斜向荷載的傾斜角度與傾斜樁的傾斜角度一致時(shí)，反彎變形最小。⑤樁長(zhǎng)、樁徑、樁與樁周土的材料模量等因素都對(duì)樁頂沉降有較大影響，其影響程度與這些因素和荷載的大小有關(guān)。
　　 (3)采用Adina軟件分析了多層土中荷載傾斜角度與樁身傾斜度以及樁長(zhǎng)和樁徑等對(duì)樁頂沉降的影響。結(jié)果表明：①當(dāng)荷載傾斜度較小時(shí)(例如5°)，在一定范圍內(nèi)隨著樁身傾斜度的增加，樁頂沉降值也相應(yīng)增加。當(dāng)樁身傾斜度與荷載傾斜度一致時(shí)，樁頂沉降值最小。②當(dāng)荷載傾斜角度為

5、10°時(shí)，此時(shí)并非當(dāng)荷載傾斜角度與樁身傾斜度一致時(shí)沉降最小。至于樁身傾斜度取什么值時(shí)樁頂沉降最小還要結(jié)合具體的工程地質(zhì)和外荷載大小等因素綜合確定。③當(dāng)荷載傾斜度為15°時(shí)，也并非當(dāng)荷載傾斜角度與樁身傾斜度一致時(shí)沉降最小，反而樁身傾斜度略小時(shí)樁頂沉降最小。④當(dāng)荷載傾斜角度較小時(shí)，可采用與荷載傾斜角度一致的傾斜樁；當(dāng)荷載傾斜角度較大時(shí)，傾斜樁樁身傾斜度應(yīng)略小于荷載傾斜度時(shí)的樁頂沉降則較小，其樁身最佳傾斜角度還結(jié)合其他條件進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。⑤斜

6、向荷載作用于傾斜樁時(shí)，當(dāng)樁端土的土質(zhì)較好時(shí)，改變樁長(zhǎng)比改變樁徑能更好地抵抗荷載作用從而減小樁頂沉降。
　　 (4)采用數(shù)值分析的方法分析了斜向荷載作用下樁群中設(shè)置斜樁對(duì)其承載力和沉降特性的影響。通過(guò)數(shù)值分析，表明：①樁身剛度、土質(zhì)、傾斜樁的數(shù)量、樁長(zhǎng)與傾角等是影響斜向荷載作用下傾斜群樁沉降的主要因素。②在傾斜角度為30°的斜向荷載作用下，傾斜樁的傾角在30°范圍內(nèi)越大，則承臺(tái)中心沉降值越小。③當(dāng)傾斜樁的傾角在10°～20°變化時(shí)