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上拔、水平联合荷载对桩基承载性能影响的现场试验及数值模拟
摘要
本文通过现场试验和数值模拟分析研究了上拔荷载和水平联合荷载对桩基承载性能的影响。现场试验结果表明，上拔荷载和水平联合荷载都会对桩基的承载力和变形性能产生影响。数值模拟结果验证了试验结果的准确性，同时还进一步深入分析了桩身沉降和弯矩等关键参数的变化规律。因此，我们建议结构设计时应综合考虑桩基承载性能受到上拔荷载和水平联合荷载的影响。
关键词：上拔荷载；水平联合荷载；桩基；承载性能；试验；数值模拟
Abstract
Thispaperstudiestheinfluenceofupliftloadandhorizontalcombinedloadonthebearingperformanceofpilefoundationthroughfieldtestandnumericalsimulationanalysis.Theresultsofthefieldtestshowthatupliftloadandhorizontalcombinedloadhaveanimpactonthebearingcapacityanddeformationperformanceofthepilefoundation.Thenumericalsimulationresultsverifytheaccuracyofthetestresults,andfurtheranalyzethevariationlawofkeyparameterssuchaspilesettlementandbendingmoment.Therefore,wesuggestthatstructuraldesignshouldcomprehensivelyconsidertheinfluenceofupliftloadandhorizontalcombinedloadonthebearingperformanceofpilefoundation.
Keywords:upliftload;horizontalcombinedload;pilefoundation;bearingperformance;test;numericalsimulation
1.引言
钢筋混凝土桩基是高层建筑、大型工程等建筑物的重要承载体系，其安全可靠性直接关系到工程的长期稳定性。在实际工程中，桩基常受到上拔荷载和水平联合荷载的作用，对其承载性能产生影响。因此，研究上拔荷载和水平联合荷载作用下桩基的承载性能，具有重要的现实意义和科学价值。
2.现场试验
为了探究上拔荷载和水平联合荷载对桩基承载性能的影响，我们在某段高速公路上进行了现场试验。试验中采用了钻孔桩，钻孔直径为1.5米，桩深12米，试验集中测试了单桩受上拔荷载和水平联合荷载的受力性能。
2.1上拔荷载试验结果分析
在上拔荷载试验中，我们采用了静载试验的方法，通过加载机施加上拔荷载，逐步增加桩顶受力，记录桩身上不同深度处的桩身沉降量和桩身顶部位移量等参数，并绘制荷载-沉降曲线和荷载-桩身顶部位移曲线。试验结果如下图所示：
（图1：上拔荷载试验结果）
从图1中可以看出，当加载机施加不同的上拔荷载时，桩身沉降量和桩身顶部位移量都随之增加。在荷载达到一定值时，桩身开始发生显著的沉降和破坏变形，此时称之为塑性阶段。因此，我们可以通过荷载-沉降曲线和荷载-桩身顶部位移曲线确定该桩的抗上拔承载力和极限状态下的承载力。
2.2水平联合荷载试验结果分析
在水平联合荷载试验中，我们采用了水平力施加器的方法，通过施加一定的水平荷载，同时监测桩身的水平位移和弯矩等参数，测试桩基在水平联合荷载作用下的承载性能。试验结果如下图所示：
（图2：水平联合荷载试验结果）
从图2中可以看出，当施加一定的水平荷载时，桩身发生明显的水平位移和弯矩变化。水平位移可以分为弹性位移和塑性位移两个阶段，当荷载达到一定值时，桩身开始发生显著的塑性变形，此时称之为塑性阶段。同时，桩身的弯矩也随荷载增大而增大。因此，我们可以通过测试数据分析，确定了桩基在水平联合荷载作用下的稳定性和承载力。
3.数值模拟
为了进一步验证现场试验结果的准确性和进一步深入分析桩身沉降和弯矩等关键参数的变化规律，我们采用了数值模拟的方法，选择了一款商业有限元软件进行模拟分析。模拟结果如下图所示：
（图3：数值模拟结果）
从图3中可以看出，数值模拟与试验结果相符，验证了试验结果的准确性。同时，数值模拟可以更加直观地展示桩身沉降和弯矩等关键参数的变化规律。具体分析表明，桩基的变形和破坏是由于上拔荷载和水平联合荷载共同作用的结果。因此，在设计结构时应综合考虑桩基承载性能受到上拔荷载和水平联合荷载的影响。
4.结论
通过现场试验和数值模拟分析，我们研究了上拔荷载和水平联合荷载