砂土中水平循环荷载下单桩竖向变形研究

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桩基础由于具有高刚度和低建造成本的优势,已被广泛应用于工程建设各个领域。桩基础除了承受上部结构的竖向荷载外,不可避免地还要承受水平荷载、水平往复荷载的作用。震害事故表明,水平循环荷载作用可能会降低桩的竖向性能。目前水平荷载作用下对于桩体竖向变形影响的研究基本处于空白阶段,我国现有桩基相关规范中,关于桩基竖向性能未考虑水平循环荷载的影响。本文通过开展一系列模型试验,对砂土中水平循环荷载作用下桩的竖向变形及承载特性进行研究,主要内容如下:(1)分别在1g与100g离心加速度条件下进行模型试验,探究桩在水平循环荷载作用下竖向变形的一般规律。研究发现,在水平往复荷载作用下桩会产生沉降,且桩的累积沉降会随着桩所受竖向荷载及水平循环荷载的增加而增加,最终趋于稳定。(2)分析了桩的沉降机理,发现在水平循环荷载作用下桩基竖向沉降主要由桩背土侧侧摩阻力的丢失和转移引起。根据桩基沉降机理,基于荷载传递法,建立了砂土中单桩沉降理论模型及简化计算方法。通过对桩基沉降的计算,可知模型计算结果与试验结果吻合良好,并可以反应相关变量对桩基沉降的影响规律。在理论模型基础上,提出了桩体沉降控制设计空间,对现行桩基设计理论进行了优化。
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