循環(huán)荷載下樁-土界面弱化機(jī)制研究.pdf

1、樁-土界面的弱化是影響循環(huán)荷載下樁基承載性能的首要機(jī)制。循環(huán)荷載下樁-土界面弱化效應(yīng)主要包括界面剪應(yīng)力循環(huán)弱化、界面法向應(yīng)力循環(huán)弱化以及界面砂土顆粒破碎機(jī)制三部分，三者彼此影響共同制約樁-土界面的承載性能。本文采用CNS樁-土界面循環(huán)剪切試驗(yàn)和PFC顆粒流數(shù)值模擬兩種方法，系統(tǒng)揭示循環(huán)荷載下不同影響因素對界面弱化的影響規(guī)律。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)CNS循環(huán)剪切試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，剪應(yīng)力與法向應(yīng)力隨循環(huán)剪切數(shù)增加均呈對數(shù)型衰退，

2、且剪應(yīng)力衰退主要發(fā)生在前5次循環(huán)，20次循環(huán)后剪應(yīng)力衰減幅度達(dá)50％。兩者的衰減速率隨初始法向應(yīng)力、剪切位移幅值以及界面粗糙度的增加而增加。
　　(2)CNS循環(huán)剪切試驗(yàn)中混凝土界面摩擦角大于鋼板界面摩擦角，循環(huán)剪切后砂樣內(nèi)摩擦角較原狀砂樣內(nèi)摩擦角衰減幅度達(dá)10％～17％。循環(huán)剪切后，混凝土與鋼板界面剪切帶砂樣的中值粒徑取值范圍分別為0.16mm～0.19mm、0.19mm～0.21mm，兩者均明顯小于原狀砂樣的中值粒徑0.34m

3、m。
　　(3)PFC顆粒流數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，存在臨界摩擦系數(shù)μcr，當(dāng)界面摩擦系數(shù)小于μcr時(shí)，剪切帶厚度隨摩擦系數(shù)增加而增大，界面摩擦系數(shù)大于μcr時(shí)，剪切帶厚度變化則很小。相同顆粒間黏結(jié)力下，初始法向應(yīng)力越大，剪切帶厚度越大。初始法向應(yīng)力相同時(shí)，隨著顆粒間黏結(jié)力的增加，剪切帶厚度不斷降低。并采用歸一化原理提出了切向弱化因子Dτ與法向弱化因子Dσ經(jīng)驗(yàn)公式。
　　(4)顆粒流數(shù)值模擬結(jié)果同時(shí)表明，在界面摩擦系數(shù)、顆粒間黏結(jié)