倾斜荷载作用下地基承载力的试验研究

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土木工程中,地基土体除了承受竖向荷载的长期作用,而且也受到水平荷载的作用。这些荷载效应通过结构物的基础传到地基上,从而使得地基受到竖向荷载、水平荷载的共同作用。本文通过模型试验、现场试验以及数值模拟,分析与研究了倾斜荷载作用下地基的破坏模式及其极限承载能力的影响因素。主要研究内容与成果如下:(1)进行了室内模型试验研究,结果表明:倾斜荷载作用下,倾斜角度一定时,Hansen公式和Vesic公式计算所得结果与试验结果相对误差较大,理论公式计算值并不能较为准确的反映出倾斜荷载作用下的地基极限承载力。同时,随着倾斜角度的增加,极限承载力逐渐减小,并且极限承载力降低的速率逐渐增大。(2)结合实际工程中的现场试验,分析比较在竖向荷载一定时测得的水平荷载与利用相关规范中公式计算的水平荷载值。结果表明:固结快剪强度指标计算得出的相对误差较现场托板试验与三轴试验(CU)强度指标计算得出的相对误差大,设计过程中应该选择合理的强度指标。(3)对现场试验进行了三维数值模拟分析,利用ABAQUS后处理的等效塑性应变云图来观察地基塑性区的发展规律以及判断地基的破坏模式。倾斜荷载作用下地基破坏模式可分为两种,一是表层滑动破坏,一是深层滑动破坏。并得出均质粘性土两种破坏模式的临界荷载处于0.5Vu附近。(4)利用三维数值模拟对基础与地基接触面的粗糙程度、基础的宽度和基础埋深等影响因素进行敏感性分析。结果表明:①当竖向荷载一定时,可以通过增加基底与土体接触面的粗糙程度、增加基础宽度、加大基础埋深等方式,来提高地基的水平方向承载能力。②可以通过增加基底与土体接触面的粗糙程度、增加基础宽度的方式,用以减小基础的不均匀沉降。但随着埋深的增加,地基沉降量减小,不均匀沉降趋势没有减缓。③可以通过增加基底与土体接触面的粗糙程度、增加基础宽度、加大基础埋深等方式,减小地基的水平位移量。
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