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目前确定桩基础承载力的方法主要有现场静载荷试验法、规范法、工程类比法等。规范法和工程类比法虽然是建立在大量工程实践的基础上,但是由于岩土工程问题本身的复杂性,造成这两种方法无法准确地反映出地基土真实的承载力。因此,对于重要工程,通常都采用现场静载试验来确定桩土体系的承载力。然而,现场静载试验也存在很多缺点。如试验成果受到试验过程中诸多因素的影响程度较大,静载试验成本较高,要耗费大量的人力和物力以及时间等。而有限元数值计算以其应用领域广泛、科研成本较低的优势成为研究和解决岩土工程问题的重要手段。目前地基承载力的有限元数值研究已经取得了一些成果。
本文的研究思路就是利用有限元数值计算的方法,采用与边坡稳定性分析强度折减法类似的参数折减法来确定桩基础的承载力。同时考虑一些主要因素对桩基承载力的影响。本文的具体内容如下:
首先,在分析总结地基承载力计算理论的基础上,综合考虑影响桩基承载力的诸多因素,提出确定桩基承载力的理论公式,作为研究的基础。然后提出了参数折减法的原理以及桩基承载力安全系数的概念,明确了安全系数与折减系数的相等关系。
其次,利用有限元软件ANSYS数值模拟现场静载试验,对试验数据进行分析整理。借鉴现场静载试验确定桩基承载力的方法,最终将荷载沉降Q-S曲线、荷载与Von Mises塑性应变关系Q-Psm曲线、荷载同桩顶沉降增量与荷载增量比值之间的Q-△S/△Q曲线作为判断准则验证了桩基承载力安全系数等于折减系数。
再次,以前面所确定的判断承载力的准则为依据,研究各因素对承载力的影响。考虑到对承载力产生影响的因素较多,通过分析选取了桩身长度、桩的直径、桩土模量比这几个因素作为研究的重点。
最后,结合某个实际工程对判断承载力的准则进行验证。将现场实验结果、参照规范计算结果、数值试验结果进行对比,研究数值试验方法与实际静载试验的差异,讨论数值试验方法在实际工程中的实用性。