›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (9): 2845-2848.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

桩体长径比对桩基动力特性的影响研究

胡 伟,王 宏,肖天崟   

  1. 海南大学 土木建筑工程学院,海口 570228
  • 收稿日期:2009-03-13 出版日期:2010-09-10 发布日期:2010-09-16
  • 作者简介:胡伟,男,1982年生,博士,讲师,主要从事土体本构模型及桩土结构动力相互作用方面的研究。
  • 基金资助:

    海南省自然科学基金(No. 809001);海南省教育厅高等学校科学研究资助项目(No. Hjkj2010-08)。

Research on influence of pile’s slenderness ratio on pile-soil-structure system’s dynamic interaction

HU Wei,WANG Hong,XIAO Tian-yin   

  1. College of Civil Engineering and Architecture, Hainan University, Haikou 570228, China
  • Received:2009-03-13 Online:2010-09-10 Published:2010-09-16

摘要:

弯曲破坏是地震中桩基失效的一类常见模式,其破坏的一个重要原因就是桩体的抗弯刚度不足。对于一定长度的桩体,桩的抗弯刚度与桩的长径比直接相关,但桩基规范中对摩擦桩的长径比并没有像端承桩那样作出限制。在构建的结构性饱和黄土动力本构模型的基础上,针对黄土地区的单桩基础,结合大型有限元程序建立了摩擦桩-土-结构体系、端承桩-土-结构体系的有限元-无限元模型,探讨了不同桩体长径比对两者动力反应特性的影响,得出如下规律:(1) 其他条件相同时,不管是端承桩还是摩擦桩,长径比对桩身截面剪应力和水平加速度的分布形态没有影响。但随着长径比的增大,桩身各截面对应的的剪应力值减小,而加速度值反而增大;(2) 随着长径比的增大,桩身变形形态从正弯型逐渐过渡到反弯型,桩体的破坏模式也相应由剪切破坏过渡到弯曲破坏;(3) 端承桩体系比摩擦桩体系更容易出现反弯型,但当长径比增大到一定程度时,摩擦桩也会呈现反弯型。从抗震角度来说,对摩擦桩长径比的限制应以桩体变形模式表现为正弯型为宜。所得结论对工程实践具有一定的指导意义。

关键词: 饱和黄土, 结构性动力本构模型, 桩-土-结构体系, 有限元-无限元, 动力相互作用, 长径比

Abstract:

Bending failure is a normal damage model of pile foundation in earthquake. An important reason of this model is the deficiency of pile’s flexural stiffness. To a certain length, the flexural stiffness is immediately relate to pile’s slenderness ratio. But in the pile foundation criterion, there has no limitation for friction pile’s slenderness ratio like end bearing ones. On the base of structural dynamic model of saturated loess, the finite-infinite element model of single friction pile-soil-structure system and end-bearing pile-soil-structure in loess area are established by finite element program. The influence of slenderness ratio on the system’s dynamic characteristics was studied; and the regulations were as follows. Firstly, when other conditions are the same, no matter end bearing pile or friction ones, the slenderness ratio has a little influence on the distributions of pile section’s shearing stress and pile’s horizontal acceleration. But along with the increase of slenderness ratio, the shearing stress reduces while the horizontal acceleration increase. Secondly, along with the increase of slenderness ratio, the pile’s deformation type transits from normal flexure model to contraflexure model gradually. Accordingly, the pile’s damage model transits from shearing failure to bending failure. Thirdly, the end bearing pile’s deformation curve is more likely to behave as contraflexure model than friction ones. But when the slenderness ratio arrives at a certain value, the friction pile also can behave as contraflexure model. In the aspect of seismic resistance, the appropriate limitation of friction pile’s slenderness ratio is which can make the pile’s deformation curve behaves as normal flexure model. The conclusions can give instruction for engineering practice in the future.

Key words: saturated loess, structural dynamic stress-strain relationship, pile-soil-structure system, finite-infinite element, dynamic interaction, slenderness ratio

中图分类号: 

  • TU 433
[1] 韩 冰,梁建文,朱 俊,. 深厚饱和软土场地中透镜体对上部结构地震响应的影响[J]. , 2018, 39(6): 2227-2236.
[2] 刘德仁,张文清,黄新智,李承成,. 非饱和黄土边坡水热变化过程室内模型试验研究[J]. , 2017, 38(S2): 236-240.
[3] 李 姝,许 强,张立展,彭大雷,吕红宾,宋少杰,. 黑方台地区黄土强度弱化的浸水时效特征与机制分析[J]. , 2017, 38(7): 2043-2048.
[4] 李小军,王晓辉,李 亮,韩 杰,. 振动台试验三维层状剪切模型箱的设计及性能测试[J]. , 2017, 38(5): 1524-1532.
[5] 闫亚景,文宝萍,黄志全,. 可溶盐对兰州非饱和重塑黄土抗剪强度的影响[J]. , 2017, 38(10): 2881-2887.
[6] 曹卫平,陆清元,樊文甫,李 升. 竖向荷载作用下斜桩荷载传递性状试验研究[J]. , 2016, 37(11): 3048-3056.
[7] 苗 雨,李 威,郑俊杰,房慧明. 改进的薄层单元在桩-土动力相互作用中的应用[J]. , 2015, 36(11): 3223-3228.
[8] 谷 音,庄舒曼,卓卫东,孙 颖. 考虑饱和土的地铁车站结构非线性地震反应研究[J]. , 2015, 36(11): 3243-3251.
[9] 陈灯红 ,杜成斌,. 结构-地基动力相互作用的时域模型[J]. , 2014, 35(4): 1164-1172.
[10] 李 萍 ,李同录 ,王 红, 梁 燕, . 非饱和黄土土-水特征曲线与渗透系数Childs & Collis-Geroge模型预测[J]. , 2013, 34(S2): 184-189.
[11] 安 鹏 ,张爱军 ,刘宏泰 ,王 婷 . 重塑饱和黄土长期渗流劣化机制及其渗透性分析[J]. , 2013, 34(7): 1965-1971.
[12] 朱兵见,熊 浩. 二维饱和地基中空沟主动隔振分析[J]. , 2013, 34(2): 462-467.
[13] 胡再强,马素青,李宏儒,赵 凯,田 园. 非饱和黄土非线性K-G模型试验研究[J]. , 2012, 33(S1): 56-60.
[14] 杨志红 ,郭忠贤 . 夯实水泥土桩桩身压缩量对承载特性的影响[J]. , 2012, 33(S1): 233-236.
[15] 刘毓氚 ,刘一鸣 . 桩基础对邻近场地冲击荷载的响应分析[J]. , 2012, 33(9): 2796-2802.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘玉成,曹树刚,刘延保. 可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨[J]. , 2010, 31(3): 925 -931 .
[2] 刘恩龙. 岩土破损力学:结构块破损机制与二元介质模型[J]. , 2010, 31(S1): 13 -22 .
[3] 介玉新,杨光华. 基于广义位势理论的弹塑性模型的修正方法[J]. , 2010, 31(S2): 38 -42 .
[4] 杨建民,郑 刚. 基坑降水中渗流破坏归类及抗突涌验算公式评价[J]. , 2009, 30(1): 261 -264 .
[5] 周 华,王国进,傅少君,邹丽春,陈胜宏. 小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析[J]. , 2009, 30(4): 1175 -1180 .
[6] 叶 飞,朱合华,何 川. 盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管片的压力分析[J]. , 2009, 30(5): 1307 -1312 .
[7] 陈 林,张永兴,冉可新. 考虑剪应力作用的挡土墙主动土压力计算[J]. , 2009, 30(S2): 219 -223 .
[8] 罗 强 ,王忠涛 ,栾茂田 ,杨蕴明 ,陈培震. 非共轴本构模型在地基承载力数值计算中若干影响因素的探讨[J]. , 2011, 32(S1): 732 -0737 .
[9] 石 崇 ,徐卫亚 ,张 玉 ,李德亮 ,刘 和. 基于元胞自动机模型的堆积体动力学参数研究[J]. , 2011, 32(6): 1795 -1800 .
[10] 王云岗 ,章 光 ,胡 琦. 斜桩基础受力特性研究[J]. , 2011, 32(7): 2184 -2190 .