基于非线性规划法的单桩受扭研究

摘要：

为获得扭矩作用下基桩内力及扭转变形,假定桩为弹性梁,采用非线性土弹簧模拟桩土间的相互作用,建立了单桩受扭的简化计算模型.通过将桩身离散成若干单元,计算得到桩土体系的总能量计算式,考虑桩身力平衡和扭转位移连续条件,基于最小势能原理,建立了用于受扭单桩变形计算的非线性规划模型,并采用最优化计算方法求解该计算模型,获得了单桩的扭转变形.通过在双层地基模型中的受扭计算分析,验证了该方法在层状地基中的适用性.结果表明:桩的抗扭刚度约与桩周土剪切模量的0.5次方成正比例关系;其次,顶层土的剪切模量对桩身的抗扭性能影响较大,通过提高这部分地基土的剪切模量来提升桩的抗扭能力,是实际工程可以采取的经济且有效的手段.基于一模型试验,用MATLAB编制了计算程序,完成了影响因素分析.结果表明:在相同的扭转荷载下,增大桩身剪切模量GP和桩径d,桩头的扭转角减小,但提高GP并不能有效提高桩土体系在扭矩作用下的极限承载力;而桩径d越大,桩土体系所能承受的极限扭矩越大,且极限扭矩值的变化率约与桩径的变化率的平方成比例关系;此外,受扭桩的极限承载力的大小与桩侧土极限剪应力B成正比例关系.

关键词：桥梁工程、受扭承载力、非线性规划法、桩基础、最小势能原理

所属期刊栏目：35

分类号：TU443.15(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金项目51278187

在线出版日期：2018-07-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：49-56