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矩形与圆形截面抗滑桩离心模型试验及颗粒流数值模拟研究
| 论文题名： | 矩形与圆形截面抗滑桩离心模型试验及颗粒流数值模拟研究 |
| 关键词： | 抗滑桩;桩土相互作用;截面形状;土工离心模型试验;颗粒流;数值模拟;土拱效应 |
| 摘要： | 抗滑桩作为一种非连续性支挡结构，依靠桩身及桩间土拱实现连续支挡作用。根据施工工艺不同，桩身有矩形、圆形等多种截面形式。其中矩形截面形式简单，受力性能较好，在实际工程中较为常用。近几年来，随着对施工效率的要求提高和施工机械性能发展，与机械成孔工艺相配套的圆形抗滑桩也开始得到广泛应用，但目前对圆形桩的受力变形特性、桩土相互作用特征等工作机理尚不明确。 在总结分析已有桩土相互作用理论、试验和数值模拟研究成果的基础上，分别采用等抗弯刚度条件下矩形与圆形抗滑桩土工离心模型试验，研究比较了两类桩型的荷载响应及桩土传力特征差异;并通过二维颗粒流数值计算，分析了桩间距的影响，讨论了抗滑桩的桩土整体承载力、桩间土拱效应及桩土荷载分担比，初步得到了以下结论: (1)在土工离心模型试验中，随滑坡推力逐级加载，相对于圆形桩，矩形桩桩间土体整体移动较更小，桩间土先整体块状后呈散碎状剥落形成土拱，依靠土体与桩迎土面相互挤压形成拱脚，剥落掉的桩间土整体呈块状，侧面光滑并呈上宽下窄倒梯形;圆形桩周围土体整体移动较矩形桩大，桩间土呈大量散碎状剥落，桩周土沿桩身侧面出现绕流现象，土拱现象相对不明显。 (2)在离心场逐级加载的滑坡推力作用下，通过元器件测试出圆形桩的桩顶位移约为等截面抗弯刚度矩形桩的71％～91％，两者最大桩顶位移与悬臂段长度之比分别为4.1‰和4.5‰;两者滑坡推力和截面弯矩沿悬臂段均呈梯形分布;相同高度处圆形桩的滑坡推力约为矩形的44％～98％;截面弯矩约为矩形桩43％～114％。 (3)在颗粒流模拟中，随加载墙位移增大，桩前土应力集中，桩间土依靠桩侧摩擦支撑。矩形桩的桩间土被整体挤出但未出现绕流;随桩间距增大，桩间土拱矢高降低，桩身承担荷载比例上升。圆形桩绕流趋势明显且易发生荷载偏移，桩间土拱对抗滑桩的荷载分担比例影响较小。 (4)计算模型中，随加载墙位移增大桩土承担总荷载和各桩阻滑力达到峰值后递减，土拱承担的荷载呈波动上升趋势。矩形桩最大承载力在桩间净距比为1.5～3.0时下降迅速;在3.0～4.0时逐渐变缓;随后又急速下降;圆形桩模型呈缓慢下降趋势。相同桩间净距比时，圆形桩的桩土总承载力约为矩形桩83％～98％，而圆形桩的荷载分担比为矩形桩的92％～97％;两者间差异随桩间净距比增大而减小。 |
| 作者： | 司光武 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 蒋良潍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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