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扭转荷载下群桩基础承载机理及设计理论研究

作　者: 何兰宽
导　师: 付宏渊
学　校: 长沙理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 群桩基础扭转荷载有限元荷载分配设计方法
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

大型结构物如高层建筑、海上石油平台、大跨度桥梁等，在风荷载、波浪荷载、撞击荷载甚至是车辆或者机械带来的水平动力荷载作用下，各种外力通过结构物的传递极有可能导致群桩基础承受较大的扭转荷载。随着工程建设的飞速发展和大型结构的不断涌现，若设计中不能充分考虑扭转荷载对群桩受力的影响，将有可能造成严重的损失。但目前对该问题的认识与研究十分有限，因此，开展扭转荷载下群桩基础承载机理及设计理论研究，具有一定的理论意义与工程价值。本文主要工作如下：⑴结合已有的试验成果，探讨了受扭单桩与群桩的受力与变形特性；归纳了受扭单桩与群桩现有的计算理论。⑵采用三维有限元方法进行了圆柱受扭计算分析，制定了相应的数据分析方法，通过应力分析验证了扭转计算的正确性，同时对离心实验成果进行了计算验证。⑶对受扭单桩、3×3群桩基础进行了三维数值计算，分别考虑桩周土为粘土、砂土、软土，以及桩间距为3d、4.5d、6d的情况，由计算分析可知：随着土体刚度或桩间距增大：群桩扭转刚度有明显增大；基桩扭矩分配均匀，但占总施加荷载的比例相应减小；水平力导致了各类基桩分配抗扭力的比例差异性，但这种差异性受土体刚度或桩间距的影响很小；扭矩的存在对角桩与边桩水平刚度削弱效果明显，其相对于单桩水平刚度的弱化程度可以通过两者比值进行表征。随着扭转荷载的增大，桩周土体存在明显塑性贯通区域，在一定程度上验证了阴影效应的发展。⑷结合数值分析结果与水平受荷群桩设计理论，提出了受扭群桩的设计与验算方法：引入受扭群桩效率系数与扭矩对水平刚度削弱系数，对基桩内力进行计算；依照混凝土构件受扭计算原理，确立基桩扭转抗力验算方法。

扭转荷载下群桩基础承载机理及设计理论研究

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