桩—土界面特性影响因素的试验研究和数值模拟

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桩-土界面特性是影响桩侧摩阻力的重要因素,而桩侧摩阻力是桩承载力的组成部分,因此桩-土界面特性的研究对工程设计有重要意义。目前桩-土界面特性影响因素的研究有待进一步开展,本文从桩-土界面特性的影响因素出发,基于淤泥质土,采用材料综合测定仪研究了桩材(混凝土、钢)、法向应力(50kPa、70kPa、90kPa、110kPa)、含水率(20%、25%、30%、35%)对桩-土界面特性的影响。在直剪试验结果的基础上,采用GDS界面剪切仪研究了法向应力(50kPa、150kPa、200kPa)、含水率(19%、21%、23%、25%)对桩-土界面特性的影响。根据直剪试验,采用Abaqus有限元建立了桩-土界面二维直剪模型研究了土体剪胀角、桩材、界面摩擦系数等因素对桩-土界面特性的影响。通过对桩-土界面特性影响因素的研究,获得的主要结论如下:(1)直剪试验和扭剪试验表明,当桩材一定时,在19%~35%含水率作用下的剪应力-位移曲线形态呈硬化型、理想弹塑性型、软化型,具体形态与法向应力的大小有关。(2)直剪试验和扭剪试验表明,在相同的法向应力下,峰值剪应力和残余剪应力均随着含水率的增加而减小。(3)直剪试验和扭剪试验表明,在相同的桩材和含水率下,峰值剪应力和残余剪应力均与法向应力近似呈线性关系。(4)直剪试验表明,在相同的法向应力和含水率下,桩材不影响剪应力-位移曲线的形态,峰值剪应力随界面摩擦系数的增加而提高,与数值结果呈现出类似的规律。(5)本文数值结果表明,当界面摩擦系数和法向应力一定时,不同剪胀角对桩-土界面剪应力-位移曲线的影响较小,但对土体的剪应力-位移曲线影响相对较大。
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