桥梁h型钢桩抗震性能研究

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1、学校代号10532学号B0901T0014分类号TU473.1密级公开博士学位论文桥梁H型钢桩抗震性能研究学位申请人姓名郭朋鑫培养单位土木工程学院导师姓名及职称SashiKunnath教授肖岩教授学科专业结构工程研究方向桩基抗震论文提交日期2015年6月22日学校代号：10532学号：B0901T0014密级：公开湖南大学博士学位论文桥梁H型钢桩抗震性能研究学位申请人姓名：郭朋鑫导师姓名及职称：SashiKunnath教授肖岩教授培养单位：土木工程学院专业名称：结构工程论文提交日期：2015年6月22日论文答辩日期：2015年6月25日

2、答辩委员会主席：赵明华教授SeismicbehaviorofsteelH-pilesinbridgesbyGUOPengxinB.E.(HunanUniversity)2007AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinStructuralEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorKUNNATHSashi

3、ProfessorXIAOYanJune,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的■研究成果。除了文中特别加ｔｉＵ示注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中＞。由本人承担。＾＾１明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果０义屯作者签名的日期；＞／馬谷月学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全７解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保。留并向国家有关部

4、口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检１。索，可＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书。＾２．不保密０。＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）／主作者签名方Ｐ日期；＞年导师签名＜；曰期文年６月＞項／桥梁H型钢桩抗震性能研究摘要目前，H型钢桩基础，因其截面积相对较小、贯穿力强、对土体的扰动小、易改变长度等优点，而被广泛应用于桥梁工程中。尤其在美国，有上千座桥梁采用H型

5、钢桩基础。在正常使用阶段，相对桩基所受的巨大的轴向力，水平力对H型钢群桩基础的影响似乎很小。但是，对于一些极端情况，如地震、船撞，此时，H型钢桩基础将经历非常大的水平变形，水平力对桩基的影响就显得至关重要。众所周知，单桩的水平受荷反应是群桩水平受荷分析的基础，而单桩的动力特性研究往往需要其静力性能作支撑，因而有必要研究在水平荷载作用下桥梁H型钢单桩的相关静力性能。基于以上所述，本文开展了桥梁H型钢桩抗震性能试验和理论性研究。本文首先对六十多年来水平受荷桩的试验研究进行了详细汇总和分类，为今后的相关理论研究提供全面性的试验数据基础。同时作

6、者对水平受荷桩的分析方法进行了总结和归类，并详细阐述了各自优缺点。这些理论分析方法为将来出现的新型桩基础在水平荷载作用下的特性研究提供了全面详实的分析基础，同时也为将来进一步研究极端动力水平荷载下的桩基特性提供了一个全面的静力方法分析基础。而后本文制定了水平受荷H型钢桩的试验规划。试验分为四个单桩试验，H型钢桩单调强轴、弱轴方向水平加载试验，以及H型钢桩循环往复强轴、弱轴水平方向加载试验。试验中，H型钢桩为模型桩，缩尺比例为1/3，采用事先预埋方式，砂土采用夯实方式填埋。从试验结果看出，无论是强轴还是弱轴加载，H型钢桩在大变形下都具有较

7、为稳定的性能。在水平加载的初始阶段，即小变形条件下，H钢桩-土体的滞回曲线呈现捏拢状，整体特性主要由土体所控制；而在大变形条件下，H钢桩-土体的滞回曲线较为饱满，其整体特性主要由H型钢桩所控制。单调、循环往复加载试验中，弯矩分布形态较为相似，循环往复加载试验中最大弯矩所对应的深度，要大于单调加载试验中的对应深度，这种差别在强轴方向加载时表现的尤为明显，这主要是因为循环往复加载方式会导致更深的桩土空隙出现。强、弱轴方向加载下的桩身最大弯矩所对应的位置差别较大，由于桩土相对刚度的差异，强轴方向的最大弯矩对应深度要大于弱轴方向相应深度4倍桩截

8、面边长左右。试验中最大土压力分布位置与最大弯矩对应位置较为一致，土压力随加载点位移的曲线变化呈现抛物线型，土体呈现高度非线性。从刚度退化曲线可以看出，对于强轴方向循环加载试验，其整体刚度最大值所对应的水平位