变刚度刚性桩复合地基抗震性能研究

【摘要】：变刚度刚性桩复合地基可以充分的利用地基土的性质、群桩的性质，从群桩的应力应变出发，考虑桩和土的叠加刚度，使群桩基础达到承载力和抗震要求、减小结构的整体沉降、降低投资的综合效果，目前已受到岩土工程师的广泛重视。一般情况下，刚性桩复合地基的竖向应力变化是离基底越远，其应力、变形也越小，所需的地基整体刚度也越小，而变刚度刚性桩复合地基恰好满足这一点要求，在地基上部时刚度较大，在下部时刚度减小。在变刚度刚性桩复合地基中，长桩将上部荷载向地基深处传递，减少结构的整体沉降，因此长桩桩土应力比较大，对长桩桩体强度要求相对地就较高，而短桩主要减小桩顶部应力集中使应力向下部传递，提高地基承载力。 由于变刚度刚性桩复合地基是近年来的产物，故有关他的研究还较少，有限的研究一般都局限在承载力和沉降方向，关于其在抗震方向研究尚未有。本文利用ANSYS有限元软件，对几种不同类型的刚性桩复合地基采用时程分析法进行三维数值分析，采用合理模型尺寸和褥垫层厚度，消除其在自重荷载下的影响，考虑上部结构-基础-地基的共同作用，进行抗震性能研究。 变刚度刚性桩复合地基和刚性桩复合地基一样，在同列桩位移的内力对比中，平行于地震作用方向上的边桩位移、弯矩、剪力都较其它桩大。在变刚度刚性桩复合地基中，长桩的弯矩、剪力远大于短桩，大直径桩的弯矩、剪力远大于小直径桩。变长度刚性桩复合地基中，在桩长范围内有两个弯矩极值点，桩体的下半部弯矩最大值远大于桩体上部的最大值，剪力最大值出现在桩体两端。在变直径刚性桩复合地基中，大直径桩的弯矩和剪力变化规律同等长桩似，桩长范围内有一个弯矩极值点。变桩长方案、变桩径方案同等长桩方案对比，桩体的弯矩和剪力都有所增加，变桩长方案增幅较变桩径少；变桩长方案的上部结构位移、桩体位移值明显小于等长桩和变桩径方案；变桩长方案混凝土用量较其它几种方案少，最为经济；综上，变长度刚性桩复合地基的抗震性能优于变直径刚性桩复合地基。