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    虛土樁模型介紹

    2013-01-30 11:17  來源:巖土網  閱讀:3287
    博士論文中關于虛土樁模型的介紹。虛土樁法是為了研究樁端土對樁的動力作用而提出的一種新方法。虛土樁法在樁的動、靜態特性分析方面有著明顯的優勢,并具有廣闊的工程應用前景。

    虛土樁法是為了研究樁端土對樁的動力作用而提出的一種新方法,該方法的基本思路是:把樁身以下正下方(即樁橫截面投影范圍內)樁端至基巖之間的土體看成為“土樁”(即所謂虛土樁,其參數取實際土層的參數,而其變形按類似于樁的平面變形假定,鑒于基巖變形很小,基巖頂面作為剛性邊界),根據實際土層成層性情況及樁端是否有沉渣或是否受到擠密作用而把虛土樁分為若干段(如圖1.4所示)。相關耦合條件如下:樁與樁側土完全連續接觸,虛土樁與其周圍土也是完全連續接觸,樁端與虛土樁交界面及虛土樁各段交界面之間也是完全連續接觸。對于樁身部分按照樁的振動理論進行求解,對于虛土樁部分,采用類似于普通樁身平面變形的假設,建立各層(段)的動力平衡方程后按類似于樁的方法求解。陳嘉熹(2008)、楊冬英和王奎華(2010)等對虛土樁法的可行性進行了初步探討。隨后,吳文兵和王奎華等(2012)等利用虛土樁法求解了半空間地基上剛性圓板的垂直振動問題,并將虛土樁法解與現有精確解得到的結果進行對比分析,驗證了虛土樁法具有比較高的精度。

    虛土樁法模型圖

    1.4 虛土樁法的計算簡圖

      虛土樁法具有如下優點:①樁與樁側土、樁端土完全耦合,充分考慮了三者的動力耦合作用,是一個比較嚴格的理論計算模型;②可充分考慮樁端以下巖、土體的非均勻性(成層性)影響;③可以模擬樁端沉渣或樁端土被擠密等施工效應的影響;④可以考慮基巖埋置深度的影響(如果基巖埋置深度非常大,且土質均勻,其結果將可以退化為均質彈性半空間中有限長樁的解);⑤可以利用樁頂傳遞函數和恒荷載的卷積,求得考慮土體固結效應時,豎向靜荷載作用下成層地基中單樁沉降隨時間發展的過程。進一步地,利用疊加原理可求得上述條件下群樁基礎沉降隨時間發展的過程,因此可望得到一種新的樁基礎沉降計算方法。目前已有的解析和半解析沉降計算方法(包括單樁沉降計算的荷載傳遞法、剪切位移法、彈性理論法、分層總和法,以及計算群樁沉降的等代墩基法、明德林-蓋得斯法、彈性理論法、以及現行《建筑樁基技術規范》(JGJ 94-2008)推薦方法等),均不能同時考慮樁、樁側土、樁端土耦合效應,樁端土成層性,樁端沉渣(或樁端土擠密效應),特別是地基土固結效應的影響,也無法得到樁基礎沉降隨時間發展的過程,因此現有沉降計算方法還不能完全滿足工程實踐的需要。而采用虛土樁法計算樁基礎沉降,不僅其模型比較嚴密,且可以考慮樁側土和樁端土的固結效應,因此這一方法將有可能給樁基礎沉降計算(特別是彈性理論法)帶來重要變革。由此可見,虛土樁法在樁的動、靜態特性分析方面有著明顯的優勢,并具有廣闊的工程應用前景。


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    吳文兵

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