动载作用下寒区单桩基础的力学特性研究

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本文首先简单介绍了国内外在冻土方面的研究状况,特别是动荷载作用下的研究现状。通过对冻土的了解和实践经验可知:冻土具有流变特性。所以,冻土中的桩基础的受力特性不可避免的会受到冻土流变性的影响。此时,若再采用土体弹塑性理论来计算冻土中桩基础的沉降量以及其应力,那么所得到的结果的准确性就大打折扣。所以,在冻土中进行桩基础的设计分析时,必须考虑冻土流变特性的影响。这样设计出来的桩基础的才是合理的和安全的。本文就是根据冻土具有流变这一特性,来研究其流变性对冻土中桩基础的沉降量、轴力以及桩侧冻结力的影响。研究的方法:主要是通过室内混凝土单桩模型实验,来分析在不同实验条件(不同的实验温度、不同的荷载幅值以及不同的荷载频率)下的单桩基础力学特性的流变效应。通过对比不同实验条件下所得到的结果发现,实验条件不同,所得到的桩身的轴力、桩侧冻结力、桩顶位移以及桩端沉降量值均是不同的。但是它们之间也有共同点,即随着时间的变化,它们的发展趋势大致是相同的,而且根据其发展趋势可以判断:在某一时刻,桩基础的沉降量会趋于稳定,即不再随时间的变化而增大。通过试验得到的数据来拟合桩顶位移随时间的变化曲线,发现可以用对数函数来表示桩顶位移与时间的关系。而桩身轴力以及桩侧冻结力随时间的变化更加复杂。由于影响因素特别多,包括冻土的含水(冰)量、土温、荷载等等,加上冻土流变本身的复杂性,仅凭实验得到的数据,要想得到具有普遍应用价值的流变方程是困难的,甚至是不可能的。所以本文只是对桩身轴力,桩侧冻结力以及桩顶位移的发展趋势进行了简单的描述。希望能为以后的研究者提供一定的参考,还有就是希望工程工作者在冻土地区进行桩基础设计时,能够考虑到冻土的流变特性对桩基础受力特性的影响。最后,通过ansys有限元软件对实验所做的桩基础进行数值模拟。并将数值模拟结果和室内实验所得的结果进行对比分析,以此来验证实验的结果的准确性。
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