作者：冯忠居; 陈慧芸; 袁枫斌; 尹洪桦; 李孝雄...桥梁工程桩基断层室内模型试验数值仿真竖向承载力轴力侧阻力影响度
摘要：基于海南铺前大桥,采用室内模型试验与数值仿真,分析了断层-桩-岩土相互作用时桥梁桩基的距离效应与承载特性。研究结果表明:在模型试验中,对于直径为6.3 cm,长度为60 cm的桩基,当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时,承载力增幅为26.7%,当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时,承载力增幅仅为3.8%,断层与桩基水平距离对桩基承载力影响度降至6.5%,可以忽略;当桩长一定,荷载相同时,断层与桩基水平距离越小,桩身轴力变化越小;当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时,桩身30 cm处桩侧阻力增大了0.059 kN,水平距离对桩侧阻力影响度降低了44.5%,当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时,桩侧阻力增大了0.029 kN,水平距离对桩侧阻力影响度降低了8.3%。在数值仿真中,在桩基直径为1.5 m,长度为30 m,覆盖层厚度为10 m的工况下,当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时,承载力增幅由11.0%减小到6.5%,当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时,承载力增幅减小到4.9%;当断层与桩基水平距离由7.5 m减小到1.5 m时,桩身轴力沿桩长方向减小趋势逐渐变缓,当桩长一定,荷载相同时,断层与桩基水平距离越小,桩身轴力变化越小;当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时,桩身16 m处桩侧阻力增大了1.90 MN,水平距离对桩侧阻力影响度降低了28.0%,当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时,桩侧阻力增大了0.33 MN,水平距离对桩侧阻力影响度降低了5.0%。模型试验与数值仿真结果均表明,在5倍桩径范围内,桩基竖向承载特性受断层与桩基水平距离的影响较大;超出5倍桩径后,水平距离的影响较小,甚至可以忽略;断层与桩基水平距离对承载力、桩侧阻力的影响度与桩侧阻力占比的仿真值均减小较快,在水平距离为5倍桩径时,较模型试验值分别降低了2.2%、6.0%、0.174,结果较理想化,可用作工程参考。
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