地基基礎(chǔ)接觸面的切向剛度擬合分析.pdf

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1、栗學(xué)梅等：地基基礎(chǔ)接觸面的切向剛度擬合分析地基基礎(chǔ)接觸面的切向剛度擬合分析栗學(xué)梅，劉巖磊，牛紅章。(1．河北省地礦局水文工程地質(zhì)勘查院。石家莊050000；2．河北人地生態(tài)工程有限公司．石家莊050000；3．河南省豫北水利勘測設(shè)計院。河南安陽455000)【摘要】地基基礎(chǔ)接觸面的切向剛度是研究地基一基礎(chǔ)共同作用的一個關(guān)鍵參數(shù)，目前尚無權(quán)威方法對其進(jìn)行確定，通過理論分析確定對切向剛度主要影響因素，根據(jù)室內(nèi)土工試驗和現(xiàn)場載荷試驗結(jié)果，采用多項式擬合方法建立了一種新型切向剛度計算方法?！娟P(guān)鍵詞】共同作用；切向剛度；擬合【中圖分類號】TU470．3【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】10

2、01—6864(2013)04—0111—02隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高層建筑的增多，地基2．1影響因素分析與選擇一基礎(chǔ)共同作用¨。研究的重要性日益凸顯。地基與樁土接觸面切向剛度受土體性質(zhì)、樁型、樁身材基礎(chǔ)接觸面的切向剛度k是對接觸面粗糙程度的定料、樁頂荷載、施工工藝等因素影響，為便于擬合方法量表述，是用于地基一基礎(chǔ)共同作用分析的重要指推廣應(yīng)用，通過對接觸面性質(zhì)的影響因素的作用分析標(biāo)，國內(nèi)外學(xué)者對接觸面進(jìn)行了大量的研究工作，并選取較為常用的指標(biāo)進(jìn)行擬合。取得了一定的研究成果，但如何確定接觸面的切向剛實際工程中較為常用的土的物理力學(xué)指標(biāo)有：含度k。目前尚無權(quán)威定論，本文采用多項

3、式對接觸面切水量W、密度P、液性指數(shù)，．．、塑性指數(shù)，、液限W塑向剛度k進(jìn)行擬合。限W孑L隙比e、壓縮模量E、粘聚力C、內(nèi)摩擦角等1理論基礎(chǔ)等，工程上主要關(guān)心接觸面的力學(xué)性質(zhì)，常用的材料地基與基礎(chǔ)接觸面的切向剛度與其影響因素間抗剪強(qiáng)度的摩爾一庫侖破壞理論表達(dá)式為：丁=C+存在復(fù)雜的非線性映射關(guān)系，根據(jù)泰勒公式，對于含o'tg~，其中，c、是對土體強(qiáng)度的綜合反映，借鑒的摩一個自變量的任意連續(xù)函數(shù)Y=()，在一個較小鄰爾一庫侖破壞理論，將土體內(nèi)部所有對切向剛度有影域內(nèi)均可采用高次多項式Y(jié)=+ni+a2x++響的因素通過c、兩個指標(biāo)和土層水平應(yīng)力or來(Z4X?aX對其進(jìn)行逼近，

4、當(dāng)Y與影響因素的關(guān)系反映。m無法確定時可采用多項式對其進(jìn)行擬合，當(dāng)變換范樁土接觸面切向剛度并非常數(shù)，樁頂荷載變化對圍較大時，可對其進(jìn)行分段擬合。對于含多個變量的其有影響，一般規(guī)律是切向剛度隨著荷載逐步增加而任意連續(xù)函數(shù)Y=廠(，：，，?)，同樣可以采用高減小，其機(jī)理分析如下：未施加樁頂荷載時接觸面比較粗糙，切向剛度較大；施加荷載后樁周土與樁體發(fā)次多項式進(jìn)行擬合，假設(shè)函數(shù)含四個自變量，采用二生相對滑動，接觸面附近土體受擾動，接觸面變光滑，次多項式對其進(jìn)行逼近時表達(dá)式為：進(jìn)而切向剛度降低，如變化過程見圖2。Y=00+口ll+02l2+口313+Ⅱ414+05l+btx2‘+b2

5、x23+b3x24+b4x2+ClX,3‘+C2X34+C3X3+AAAdlx4+d22(1)根據(jù)上述分析對接觸面切向剛度k。進(jìn)行數(shù)據(jù)擬樁樁樁BBB合，其流程見圖1。r=-o~J'仁時f2時圖2接觸面粗糙程度變化圖(0

6、系式為：而改變，其余參數(shù)c、三者均不改變，故認(rèn)為r不k=r，c，，)(2)改變，可視為常數(shù)，故上式中最后三項之和亦為常數(shù)，分析要求解的k。：r，C，，or)，當(dāng)采用二次多項設(shè)其值為z，因a。同樣為常數(shù)，令z與a。之和為常數(shù)式擬合時，其待定系數(shù)較多，精度較低，擬合效果較a0，a4+a2=a2，a5f+a1=al，上式最終簡化為：差，當(dāng)采用三次多項式擬合時，展開式將更為復(fù)雜，待k=a0+a17-+口2．r+03r(5)定系數(shù)將更多，精度會更低?？紤]到c、or為土體內(nèi)式中，a。、a。、a、a，為待定系數(shù)。所以，k=廠(，部固有影響因素，均由地層條件所決定，故引入一個)最終可以展開

7、為只含r的任意次多項式。參數(shù)r；=C+2．2樁土接觸面切向剛度擬合式(2)可簡化為：Ii}。=r，r)(3)某建筑場地采用樁基，樁長23．50m，樁徑0．90m，簡化之后式(3)自變量個數(shù)降為兩個，可提高多樁身材料為C30混凝土，正方形布樁，樁間距為項式擬合精度，首先將式(3)展開為三次多項式：6．00m。根據(jù)載荷試驗結(jié)果求得其接觸面切向剛度。ke=a0+Ⅱl丁+02丁+n3下+a4下彳m+05下下m+采用本文方法對其進(jìn)行擬合，l2—16m埋深段接觸面bl7．m+62Jrm+637-(4)切向剛度多項式擬合結(jié)果見圖