基于突變理論及能量法的超長(zhǎng)樁屈曲分析.pdf

1、近年來，隨著超長(zhǎng)樁在高層建筑、大跨度橋梁以及港口工程中的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，超長(zhǎng)樁屈曲穩(wěn)定性分析已成為樁基理論發(fā)展與工程應(yīng)用急需解決的重要課題。盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此已進(jìn)行了大量研究，但大都為基于第一類穩(wěn)定問題的特征值解法。國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)規(guī)范，更因缺少可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與成熟的理論計(jì)算方法而僅能推薦一些經(jīng)驗(yàn)公式。經(jīng)典m法地基反力系數(shù)不能合理反映超長(zhǎng)樁實(shí)際的約束情況，屈曲分析得到的臨界荷載值偏大，給工程埋下安全隱患。而且由于樁身缺陷，樁土相互作用等非線

2、性因素的影響，基樁初始后屈曲分析及不完整基樁的屈曲穩(wěn)定性分析更缺乏系統(tǒng)深入的研究。因此，本文基于突變理論及能量法對(duì)超長(zhǎng)樁屈曲穩(wěn)定進(jìn)行了如下主要研究工作： 引入非線性科學(xué)的突變理論，考慮樁身自重、樁側(cè)摩阻力以及冪函數(shù)分布的樁側(cè)地基反力系數(shù)模式，建立了超長(zhǎng)樁屈曲穩(wěn)定分析的突變模型。計(jì)算分析表明：當(dāng)樁身埋置率較小時(shí)，樁身自重對(duì)基樁屈曲臨界荷載具有一定影響，而樁側(cè)摩阻力對(duì)超長(zhǎng)樁屈曲臨界荷載的影響則可以忽略不計(jì)?；谕蛔兝碚搶?duì)隨機(jī)微小擾動(dòng)

3、下超長(zhǎng)樁失穩(wěn)破壞機(jī)理的數(shù)學(xué)分析表明：樁身缺陷等微小擾動(dòng)對(duì)處于漸近穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的超長(zhǎng)樁穩(wěn)定性影響較小，而對(duì)于臨界狀態(tài)的樁土體系，任何微小的擾動(dòng)都會(huì)誘發(fā)超長(zhǎng)樁發(fā)生失穩(wěn)破壞。與實(shí)測(cè)結(jié)果的比對(duì)表明，基于突變理論的超長(zhǎng)樁豎向極限承載力分析模型能較好的吻合實(shí)際工況，突變理論對(duì)于超長(zhǎng)樁的屈曲破壞判定具有較好的適用性。 鑒于經(jīng)典m法在超長(zhǎng)樁屈曲穩(wěn)定分析中的局限性，本文改進(jìn)經(jīng)典m法，采用淺層土m法、深層土常數(shù)法的組合樁側(cè)土地基反力系數(shù)對(duì)覆蓋土層較厚

4、的超長(zhǎng)樁進(jìn)行了屈曲分析。在此基礎(chǔ)上，假定樁側(cè)土地基反力系數(shù)為一般冪分布進(jìn)一步分析，并且將組合法、冪分布法與經(jīng)典m法進(jìn)行分析比較。分析表明：當(dāng)覆蓋土層很厚時(shí)，隨樁身埋深增大，無論地基反力系數(shù)呈何種分布，樁身穩(wěn)定計(jì)算長(zhǎng)度最終均趨于一定值，即只有地面下一定深度的樁側(cè)土體對(duì)樁身屈曲穩(wěn)定起作用；分析還得到組合法中淺層土m法計(jì)算深度系數(shù)的合理取值范圍。 利用擾動(dòng)法，結(jié)合能量原理對(duì)樁側(cè)地基反力系數(shù)分布為m法、組合法及一般冪分布時(shí)的超長(zhǎng)樁初始后