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软土地区主动受荷下群桩基础水平受力特性试验研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 水平受荷单桩研究现状

1.2.2 水平受荷群桩研究现状

1.2.3 水平荷载桩研究中存在的问题

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第2章 水平受荷桩模型试验设计

2.1 工程地质概况

2.2 相似比

2.2.1 试验域确定

2.2.2 相似比的确定

2.3 水平受荷桩模型试验的两个难点

2.3.1 软土制备

2.3.2 土抗力量测

2.4 模型试验材料

2.4.1 岩土材料

2.4.2 桩体材料

2.4.3 承台材料

2.5 模型试验量测系统

2.5.1 桩顶水平荷载

2.5.2 桩身弯矩

2.5.3 桩侧土的水平抗力

2.5.4 承台转角

2.5.5 桩身水平位移

2.6 模型制作与安装

2.6.1 模型桩制作

2.6.2 模型桩安装

2.7 加载方式

2.8 模型试验方案

第3章 水平受荷桩模型试验结果及分析

3.1 单桩模型试验

3.1.1 试验概况

3.1.2 试验结果分析

3.2 3.0d桩间距2×2群桩模型试验

3.2.1 试验概况

3.2.2 试验结果分析

3.3 3.5d桩间距2×2+1群桩模型试验

3.3.1 试验概况

3.3.2 试验结果分析

3.4 3.5d桩间距3×3群桩模型试验

3.4.1 试验概况

3.4.2 第1次加载试验结果分析

3.4.3 第2次加载试验结果分析

3.5 本章小结

第4章 水平受荷桩的工作性状分析

4.1 群桩的水平承载力

4.2 群桩中各排桩受力的不均匀性

4.3 承台约束对桩身受力的影响

4.4 水平受荷桩模型简化受力分析

第5章 水平受荷桩m法计算分析

5.1 m值的测定

5.2 单桩计算分析

5.2.1 桩身水平位移

5.2.2 桩身弯矩

5.2.3 桩侧土抗力

5.3 3.0d桩间距2×2群桩计算分析

5.3.1 桩身水平位移

5.3.2 桩身弯矩

5.3.3 桩侧土抗力

5.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

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摘要

软土具有低强度、高压缩性的特点,对于修建于软土地区的桥梁桩基础,在水平荷载作用下桩基础的受力性状是一个非常复杂的桩土相互作用过程。目前,针对软土地区水平受荷桩的的模型试验研究很少。本文通过分析国内外水平受荷桩的研究现状,解决了软土模型土制备困难、测试精度难以保证等问题,开展了软土地区水平受荷桩的模型试验,研究其荷载传递及桩土变形规律,并将试验结果与理论计算结果进行比较分析,得到了以下结论和成果:
  1.不论是单桩还是群桩基础,桩身水平位移均随着水平荷载的增大而增大;对于群桩基础,沿水平受力方向,同一排桩的桩身水平位移随水平力的变化一致。
  2.桩身最大弯矩位置主要为地面以下0.20~0.35倍桩长处,桩侧最大土抗力位置为地面以下0.35~0.50倍桩长处;同时由于群桩效应引起了桩间土体的松弛效应,导致群桩中各排桩受力的不均匀性,在同一群桩基础中,后排桩的最大桩身弯矩和最大土抗力均小于前排桩。
  3.当平均水平力相同时,群桩中各基桩的平均水平承载力均高于单桩的水平承载力,沿水平受力方向的桩间距越小,群桩基础的水平承载力越大;桩间距越大,群桩中各基桩平均水平承载力越接近于单桩的水平承载力。
  4.群桩基础因受到承台的约束,当平均水平力相同时,群桩中各基桩桩身最大弯矩明显小于单桩的桩身最大弯矩,而各基桩的桩顶弯矩均大于单桩的桩顶弯矩。
  5.通过实测地基横向抗力系数m值,采用m法计算得到的结果与模型试验结果吻合较好,计算结果可靠。

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