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近年来,随着城市基础建设的高速发展,高层建筑不断增多和密集,桩基已成为高层建筑基础的主要形式。静压桩以其振动小、噪音低、对环境影响小等优点,越来越受到工程界重视。静压桩在江、浙、沪、粤等沿海软土分布较广的地区以及人口密集的大城市的应用很广,取得了良好的效果,是一项非常实用的桩基类型。
关于静压桩问题的研究也一直是近年来研究的一个热点问题,其中静压桩与土的相互作用的研究是一个重要的内容。研究在沉桩贯入的过程中,桩侧摩阻力、侧压力和桩端阻力的变化规律,由于压桩所引起的周围土体的位移应力变化对于防止周围环境受到不利影响具有重要的意义。另外,对压桩后静压桩的极限承载力进行研究也对地基设计方案提供了理论上的依据。
在本文中,结合砂土中静压桩的室内模型试验以及有限元模拟计算,对上述问题进行了较为深入的研究。论文的主要上作有:
1、从理论上,介绍了静压桩在沉桩贯入过程中的受力特性,以及在竖向荷载作用下,单桩的受力性状和破坏机理。
2、进行了砂土中长短不同的两根静压单桩贯入与静载的室内模型试验。依据贯入试验所得结果,剖析了静压桩沉桩时的桩侧摩阻力、侧压力与桩端阻力的变化情况,临界深度,以及通过对两根长短桩的比较,揭示了由于桩长对桩侧与桩端阻力的影响。依据静载试验所得的结果,得到了在竖向荷载作用下单桩的极限承载力,以及桩侧极限摩阻力和桩端极限阻力的分配比例。
3、进行有限元数值分析。
本文在通用软件ANSYS平台上对静压桩进行数值分析,利用位移贯入法与圆孔扩张理论的结合,巧妙地利用边界位移条件使桩体贯入,并考虑土体弹塑性本构关系、大变形和桩一土滑动摩擦等复杂问题,使其更符合静力压桩实际情况,求出沉桩过程中水平竖向应力场和水平竖向挤土位移场,以及在不同深度土体隆起的变化趋势。并与模型试桩试验数据相比较,得出有关结论。