抗滑桩应变特征与内力非线性研究

任青阳, 赵梦园, 谢忠伟, 吴鑫培, 陈斌. 抗滑桩应变特征与内力非线性研究[J]. 水文地质工程地质, 2021, 48(2): 114-124. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202004034
引用本文: 任青阳, 赵梦园, 谢忠伟, 吴鑫培, 陈斌. 抗滑桩应变特征与内力非线性研究[J]. 水文地质工程地质, 2021, 48(2): 114-124. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202004034
REN Qingyang, ZHAO Mengyuan, XIE Zhongwei, WU Xinpei, CHEN Bin. A study of the strain characteristics and internal force nonlinearity of anti-slide pile[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2021, 48(2): 114-124. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202004034
Citation: REN Qingyang, ZHAO Mengyuan, XIE Zhongwei, WU Xinpei, CHEN Bin. A study of the strain characteristics and internal force nonlinearity of anti-slide pile[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2021, 48(2): 114-124. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202004034

抗滑桩应变特征与内力非线性研究

  • 基金项目: 国家重点研发计划重点专项课题(2016YFC0802206-3);国家自然科学基金资助项目(41472262);重庆市高校创新研究群体项目(CXQT19021);交通运输行业高层次技术人才培养项目(2018-26)
详细信息
    作者简介: 任青阳(1975-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事土木工程防灾减灾、滑坡演化与控制、岩土本构关系数值建模研究。E-mail: qyren@cqjtu.edu.cn
  • 中图分类号: U213.1

A study of the strain characteristics and internal force nonlinearity of anti-slide pile

  • 为探究抗滑桩实际内力与变形间的规律,特别是桩土相互作用下桩体受力、变形、稳定性等特征,通过抗滑桩大型物理模型试验,结合MATLAB拟合推导实现从桩表面应变散点数据到桩身挠度分布的求解。对比同桩长不同加载条件与同加载条件不同桩长两种情况下桩表面应变、桩身弯矩、剪力及挠度,分析抗滑桩的应变特征与内力变化规律。研究表明:单调与循环加载条件下抗滑桩工作阶段划分为三阶段,即未开裂阶段、混凝土开裂-钢筋屈服阶段、钢筋屈服-桩体破坏阶段。未开裂阶段一、二级荷载下由于土的压密性桩体略微回弹,桩表面应变、桩身弯矩、受荷段剪力及挠度出现较小的负值(绝对值约为破坏时的1%)。混凝土开裂-钢筋屈服阶段应变、弯矩、剪力、挠度增速明显加快。钢筋屈服-桩体破坏阶段应变、弯矩、剪力、挠度呈非线性增长,桩体的破坏模式均为弯剪破坏。随着自由端长度的增加,破坏时应变、弯矩增大,而剪力减小,破坏时应变增长约10%,弯矩增长约3%,剪力减少约20%;相对于单调加载,循环加载下最大弯矩值和最大挠度均有增大,最大弯矩增长约2%,最大挠度增长约1%。

  • 加载中
  • 图 1  模型试验现场图

    Figure 1. 

    图 2  试验装置三维模型

    Figure 2. 

    图 3  钢筋计布置示意图(单位:mm)

    Figure 3. 

    图 4  应变片布置示意图(单位:mm)

    Figure 4. 

    图 5  1.6 m桩前、后应变分布图

    Figure 5. 

    图 7  2.0 m桩前、后应变分布图

    Figure 7. 

    图 8  各工况破坏时桩前后应变对比分布图

    Figure 8. 

    图 6  1.8 m桩前、后应变分布图

    Figure 6. 

    图 9  1.6 m桩应变、钢筋应力增量曲线图

    Figure 9. 

    图 11  2.0 m桩应变、钢筋应力增量曲线图

    Figure 11. 

    图 10  1.8 m桩应变、钢筋应力增量曲线图

    Figure 10. 

    图 12  抗滑桩挠度计算流程图

    Figure 12. 

    图 14  1.8 m桩弯矩-深度函数拟合曲线

    Figure 14. 

    图 13  1.6 m桩弯矩-深度函数拟合曲线

    Figure 13. 

    图 15  2.0 m桩弯矩-深度函数拟合曲线

    Figure 15. 

    图 16  1.6 m桩剪力分布图

    Figure 16. 

    图 18  2.0 m桩剪力分布图

    Figure 18. 

    图 17  1.8 m桩剪力分布图

    Figure 17. 

    图 19  1.6 m桩身挠度分布图

    Figure 19. 

    图 20  1.8 m桩身挠度分布图

    Figure 20. 

    图 21  2.0 m桩身挠度分布图

    Figure 21. 

    表 1  模型试验土体实测参数

    Table 1.  Measured parameters of the model soil

    参数 含水率/% 内摩擦角/(°) 黏聚力/kPa 压缩模量/MPa
    数值 18.25 17 26 7.1
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    表 2  各组试验单调、循环加载方案

    Table 2.  Schemes of monotonic and cyclic loading of each test

    加载级次 工况(1):单调加载/kN 工况(2):循环加载/kN
    1.6 m 1.8 m 2.0 m 1.6 m 1.8 m 2.0 m
    1 0~6 0~6 0~6 0~6 0~6 0~6
    2 6~12 6~12 6~12 6~12 6~12 6~12
    3 12~18 12~18 12~18 12~18 12~18 12~18
    4 18~24 18~24 18~24 18~24 18~24 18~24
    5 24~30 24~30 24~30 24~30 24~30 24~30
    6 30~36 30~36 30~36 30~24 30~36 30~36
    7 36~42 36~42 36~42 24~18 36~30 36~30
    8 42~48 42~48 42~48 18~12 30~24 30~24
    9 48~54 48~54 48~54 12~6 24~18 24~18
    10 54~60 54~60 54~60 6~0 18~12 18~12
    11 60~66 60~63 60~66 0~6 12~6 12~6
    12 66~72 66~69 6~12 6~0 6~0
    13 72~78 12~18 0~6 0~6
    14 78~84 18~24 6~12 6~12
    15 84~90 24~30 12~18 12~18
    16 90~96 30~36 18~24 18~24
    17 96~102 36~42 24~30 24~30
    18 42~48 30~36 30~36
    19 48~54 36~42 36~42
    20 54~60 42~48 42~48
    21 60~66 48~54 48~54
    22 66~72 54~60 54~60
    23 72~78 60~66 60~66
    24 78~84 66~70 66~72
    25 84~90
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出版历程
收稿日期:  2020-04-11
修回日期:  2020-07-14
刊出日期:  2021-03-15

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