摩阻力动力效应研究的论文

2020-06-22实用文

摩阻力动力效应研究的论文

  1.分析与讨论

  1.1桩侧摩阻力随时间的变化情况

  为动力作用下桩侧摩阻力的分布,可见,桩侧负摩阻力沿深度先增大后减小,当达到一定深度后,桩侧负摩阻力逐渐变为0,并转换成正摩阻力.在本算例中,负摩阻力主要出现在0.35的桩长范围内,该结果与徐兵和曹国福的部分试验结果相同,另外,根据文献的研究结果可知,中性点位置和岩土层参数有关;在正摩阻力阶段,随着深度的增加,桩侧正摩阻力不断增大.该趋势与马平等的试验结果相同,验证了本文数值计算结果的正确性.由于桩身沉降小于土体,产生桩周负摩阻力,而桩身压缩变形和桩端沉降又使桩-土之间的相对位移发生变化,从而引起桩身中性点上移.正负摩阻力的消长使得桩-土间相互作用达到平衡,以至桩和土的相对位移不再发生变化.由于地震动力荷载的作用,桩侧摩阻力不断发生变化,将地震情况下的摩阻力分布与无地震情况进行对比,可以看出二者存在一定的差别,但是并非无地震情况下的摩阻力最小,而是当地震时间为6s时,桩侧的负摩阻力和正摩阻力为最小值,分别为-12.73kPa,101.01kPa;当地震时间为3s时,桩侧负摩阻力和正摩阻力均达到最大值,其中负摩阻力最大值为-31.08kPa,正摩阻力最大值为134.01kPa;其他地震时间内的摩阻力位于3s和6s的摩阻力之间.另外,随着地震的持续进行,桩体和土体均在动力作用情况下发生相应位移,而二者之间的相对位移的变化情况随地震历时的不同而不同,从而导致中性点位置发生往复变化,从图中可以看出,地震历时在6s时,中性点位置与其他地震历时的中性点位置差别较大.

  1.2桩体轴力随时间的变化情况

  在中性点以上由于受到负摩阻力的影响,桩体轴力逐渐增大;桩体轴力最大值所在的位置与桩周负摩阻力为0的位置,即中性点处.在中性点以下位置,由于桩体沉降大于土体沉降,因此,桩身受到正摩阻力的影响,轴力减小.在地震荷载作用下,桩体轴力出现反复变化,当地震历时3s时,桩体受到的轴力最大,此时最大的轴力为6665.70kN;而当地震历时6s时,桩体受到的轴力最小,此时最大的轴力为5552.4kN.

  1.3桩周土沉降随时间的变化情况

  数值为负值表示位移的方向向下,受到桩体摩阻力的作用,在桩体位置的土体由于作用于桩体的正摩阻力的反作用力,导致这些位置的沉降较大,如地震历时3s和6s的情况;而由于负摩阻力的作用,导致在中性点以上的'土体呈现被撑起的形状,如地震历时10s和20s的情况.由于地震荷载作用,土体沉降量发生明显变化,但变化规律并不单调,这是由于地震波经历过程中,对于土体的压缩和拉伸作用交替进行,从而引起土体沉降量的减小和增大交替进行.对比无地震作用情况和有地震作用情况,可明显看出,由于地震作用的存在,土体的位移明显增大.另外,由于桩侧摩阻力对于地表沉降产生一定影响,桩体对桩周土体产生向上的摩阻力,引起该部分地表土体沉降受到抑制.在桩侧摩阻力、土体自重以及地震共同作用下,土体发生一定的沉降,最大的沉降量为103.8cm,发生在地震历时15s时.土体沉降随地震历时而不断变化,在地震历时0~10s范围内,地表沉降迅速增大,而在地震历时10~15s时,地震沉降继续增大,但增大的速度明显减慢.当地震历时持续到15~20s时,地表沉降逐渐减小,当地震历时为20s时,地表沉降为91.4cm,仍远大于无地震时的地表沉降22.5cm.

  2.结论

  1)并非无地震情况下的摩阻力和轴力最小,而是当地震时间为6s时,桩侧的摩阻力和轴力为最小值;当地震时间为3s时,桩侧摩阻力和轴力均达到最大值.

  2)随着地震的持续进行,桩体和土体均在动力作用情况下发生相应位移,而二者之间的相对位移的变化情况随地震历时的不同而不同,从而导致中性点位置发生往复变化.

  3)由于地震荷载作用,土体的位移明显增大.土体沉降随地震历时而不断变化,在地震历时0~10s范围内,地表沉降迅速增大;在地震历时10~15s时,地震沉降继续增大,但增大的速度明显减慢;当地震历时持续到15~20s时,地表沉降逐渐减小.

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