軟粘土和硬粘土中水平多向受荷樁的工作性狀研究結(jié)題摘要

水平受荷樁在港口碼頭、橋梁基礎(chǔ)、海洋采油平臺(tái)和海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)等構(gòu)筑物中廣泛應(yīng)用，而且相當(dāng)一部分樁基位于粘土場(chǎng)地中。波浪荷載、風(fēng)荷載或地震荷載聯(lián)合作用產(chǎn)生的水平荷載通常具有多方向性的特點(diǎn)。本項(xiàng)目基于室內(nèi)模型試驗(yàn)、三維有限元數(shù)值分析和理論分析，研究了：（1）不同水平多向單調(diào)加載路徑下粘土中單樁的響應(yīng)研究；（2）粘土中單樁在單向循環(huán)加載后，沿不同水平方向加載后的響應(yīng)研究；（3）水平多向循環(huán)荷載作用下粘土中單樁的響應(yīng)研究；（4）粘土場(chǎng)地中水平單向和多向受荷單樁和群樁的響應(yīng)研究（數(shù)值研究）；（5）水平多向荷載作用下粘土與樁相互作用的彈塑性多彈簧p-y模型。項(xiàng)目研究成果揭示了多向加載路徑對(duì)軟粘土和硬粘土中樁基水平承載力和樁身響應(yīng)的影響，以及水平多向循環(huán)荷載作用下樁基承載力的退化規(guī)律；建立和開(kāi)發(fā)了適用于粘土與樁多向相互作用的多彈簧p-y模型，并編制了可用于水平單向和多向荷載作用下粘土中樁基響應(yīng)分析的計(jì)算程序。 依托本研究項(xiàng)目發(fā)表學(xué)術(shù)論文共15篇，申請(qǐng)發(fā)明專利共8項(xiàng)（含美國(guó)專利2項(xiàng)），獲批發(fā)明專利3項(xiàng)，實(shí)用新型專利4項(xiàng)。 2100433B

水平受荷樁在港口碼頭、海洋采油平臺(tái)和海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)等構(gòu)筑物中廣泛應(yīng)用，而且相當(dāng)一部分位于粘土場(chǎng)地中。近五十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者和工程人員對(duì)粘土中水平受荷樁的研究主要集中在單向水平荷載下的樁基響應(yīng)方面。申請(qǐng)人前期的研究表明，砂土中的單樁在多向加載條件下的水平承載力要顯著低于單向加載條件下的水平承載力，且存在荷載增量矢量與位移增量矢量非共軸等現(xiàn)象；而中硬粘土中水平受荷單樁的初步試驗(yàn)研究表明，在多向循環(huán)加載路徑下的水平承載力退化更為顯著。本項(xiàng)目將對(duì)粘土中水平多向受荷樁的工作性狀進(jìn)行較系統(tǒng)的研究：（1）通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)，研究多向加載路徑對(duì)軟粘土和硬粘土中樁基水平承載力和樁身響應(yīng)的影響，及水平多向循環(huán)加載路徑下的承載力退化規(guī)律；（2）借助數(shù)值分析手段，進(jìn)行水平多向荷載作用下粘土與樁相互作用的機(jī)理分析和參數(shù)研究；（3）建立并驗(yàn)證能描述在單調(diào)和循環(huán)水平多向荷載作用下，粘土與樁相互作用的彈塑性多向p-y模型。

樁基礎(chǔ)通常以群樁的形式存在。水平荷載下的樁-土相互作用是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，對(duì)于群樁基礎(chǔ)尤其如此。國(guó)內(nèi)外對(duì)于水平荷載作用下的群樁研究與單樁相比相對(duì)較少，而且已有的研究及成果主要集中在單向（單調(diào)或周期）水平荷載下群樁基礎(chǔ)的工作性狀方面，荷載的方向往往沿著群樁水平布置的對(duì)稱軸方向。但在實(shí)際工程中，群樁所受的水平荷載（如波浪荷載和地震荷載）極可能沿著非對(duì)稱軸方向施加，而且具有多方向的特點(diǎn)。申請(qǐng)人已進(jìn)行的研究表明，單樁在多向加載條件下的水平承載力要顯著低于單向加載條件下的水平承載力。沿非對(duì)稱軸方向加載對(duì)群樁的水平工作性狀和水平承載力有何影響？多方向同時(shí)加載對(duì)群樁的水平承載力和樁身內(nèi)力又會(huì)帶來(lái)哪些影響？本項(xiàng)目將通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行研究，同時(shí)借助數(shù)值分析手段對(duì)不同加載路徑下群樁的樁-土相互作用機(jī)理進(jìn)行深入的分析。

在實(shí)際工程中，群樁所受的水平荷載（如波浪荷載和地震荷載）極可能沿著非對(duì)稱軸方向施加，而且具有多方向的特點(diǎn)。為了研究不同加載路徑對(duì)群樁水平承載力的影響，進(jìn)行了沿對(duì)稱軸方向和沿非對(duì)稱軸方向水平單向荷載作用下的群樁模型試驗(yàn)，得到了加載方向?qū)堕g距分別為3D，5D和7D的2X2群樁和樁間距為5D的3X3群樁的總承載力，荷載在各樁分配等的影響規(guī)律；還進(jìn)行了十字和圓形加載路徑下群樁響應(yīng)的試驗(yàn)研究。通過(guò)三軸試驗(yàn)測(cè)定了試驗(yàn)用砂的力學(xué)特性參數(shù)后，建立了砂土中水平受荷群樁的有限元分析模型，分析結(jié)果揭示的加載方向?qū)θ簶冻休d力和群樁效應(yīng)的影響規(guī)律與試驗(yàn)所得結(jié)果基本一致。 2100433B

軟粘土軟粘土也稱軟土，是軟弱粘性土的簡(jiǎn)稱。它形成于第四紀(jì)晚期，屬于海相、瀉湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉積物或河流沖積物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地區(qū)。常見(jiàn)的軟弱粘性土是淤泥和淤泥質(zhì)土。

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