水平振动荷载作用下支盘桩动力特性研究

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随着支盘桩在工程中的广泛应用,相关的设计技术规程的制订,施工机械设备及工艺的逐渐成熟,支盘桩优越的经济技术性能逐渐被业内人士认同。支盘桩拥有特殊的截面特性,相对于普通等直径桩而言有较高的承载力、良好的抗震性和较低的沉降量,以及较好的抗拔性能。目前为止对支盘桩的荷载传递机理、破坏性状、承载能力等性状的分析研究大都集中于水平或者竖向静载单独作用下,鲜有关于支盘桩水平振动荷载作用下的承载性状研究,且试验研究和理论分析资料都相对较少,但实际工程中支盘桩经常承受着水平振动荷载。本文采用试验研究和数值模拟相结合的方法对支盘桩的水平动荷载作用下的承载性能进行了相关分析和研究。开展的主要工作及结论:设计并制作了桩-土动力加载装置,包括模型桩及土箱的设计制作、动力荷载输入装置改装、竖向荷载的实现、采集仪器及测试元件的设置、荷载控制设备的选择等,并完成了室内土工试验,采集了相关数据。研究结果表明:水平振动荷载作用下,支盘桩能与土体形成刚度较大的共同作用体系,与直径桩相比具有更高的抗变形能力,其承载力及变形特性受激振荷载大小、激振频率大小、承力盘位置、竖向荷载等因素的影响。运用ABAQUS有限元软件建立模型,对承受水平振动荷载的模型桩受力状态进行了数值模拟,对影响支盘桩水平动承载性能的多种因素进行研究,结果表明:桩身参数对支盘桩单桩承载力有重要影响,承力盘的设置改变了桩身各截面抵抗外力的变形性能,具有良好的平衡桩身弯矩的能力,充分发挥了材料的性能,是对桩体的结构优化设计;另外,支盘桩的水平动承载力与桩周土的性状密切相关。研究结果为进一步支盘桩承载力研究提供新的技术手段和方法,对实际工程设计具有重要的理论和现实意义。
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