倾斜荷载下大直径长桩的承载特性研究-长江科学院院报.pdf

　 第２９卷第３期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．２９　Ｎｏ．３　　 　　２０１２年 ３月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｍａｒ．２０１２　 　 　　文章编号：１００１－５４８５（２０１２）０３－００４５－０５ 倾斜荷载下大直径长桩的承载特性研究 王孝兵，文松霖 （长江科学院水利部岩土力学重点实验室，武汉　４３００１０） ３Ｄ 摘要：基于数值分析与荷载传递相结合的方法，利用ＦＬＡＣ 软件对倾斜荷载下大直径长桩的承载特性进行了研 究。结果表明：荷载倾角不同，基桩承载特性不同；存在一临界角，在荷载倾角从小于临界角变化到超过临界角过 程中，桩的承载特性由以竖向为主转化为以水平向为主，本研究的工况，临界角约２０°。通过与前人的研究成果对 比分析，发现Ｋｏｕｍｏｔｏ倾斜系数和Ｍｅｙｅｒｈｏｆ包络线半经验公式都不能准确估算临界角所对应的极限承载力。 关　键　词：大直径长桩；倾斜荷载；ＶＨ荷载空间；破坏包络线 中图分类号：Ｐ６４２　　　文献标志码：Ａ 了倾斜荷载下基桩极限倾斜承载力的通用经验公式。 １　研究背景 文松霖［９－１０］对均质砂土中的扩底桩进行土槽载荷试 验和离心模型试验，提出桩基的荷载空间破坏包络面 长期以来，在港口、桥梁、支挡建筑、高耸塔型建 （或荷载空间塑性屈服面）概念，指出桩的轴向荷载－ 筑、近海钻采平台以及抗震等工程中，桩基础除了承 横向荷载面（ＶＨ荷载空间）中与弯矩荷载－横向荷 受竖向（即轴向）荷载，还需承受水平（即横向）荷载 载面（ＭＨ荷载空间）中的破坏包络线均可近似用椭 和力矩荷载的作用。基桩在倾斜荷载（竖向和水平同 ［１］ 圆来描述，推导出了用单一荷载确定复杂荷载（轴向、 时）作用下，需考虑Ｐ效应 。由于该问题的复杂 Δ 横向与弯矩荷载的组合）下桩基的荷载空间破坏包络 性，工程中往往采用简化的计算方法，即将桩顶竖向 面方程的经验公式。对于横向与轴向荷载共同作用 分力和水平分力分开计算，然后再按小变形迭加原理 下基桩的理论研究早期有横山幸满、范文田、王用中、 计算桩身的内力和位移，并在桩身截面强度验算时将 ［２］ 张河水、赵善锐等人［１１－１４］，他们都是基于文克尔地基 截面弯矩乘一偏心距增大系数加以修正 。该方法 ［６－８］ 只适用于线弹性小变形情况，具有一定的局限性。在 模型。赵明华等人 为克服文克尔地基模型的缺 考虑组合荷载之间的相互作用前提下，如何设计组合 点，采用层状各向同性弹性半空间地基模型，运用有 荷载下的桩基础，是一个亟待解决的问题。 限元－有限层法分析倾斜荷载下桩土共同工作，提出 目前，国内外对倾斜荷载下的基桩极限承载力研 在大变形条件下，桩与土共同工作的计算模式。吕凡 ［１５］