ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КОНИЧЕСКИХ СВАЙ ПРИ КОМБИНИРОВАННЫХ НАГРУЗКАХ Theoretical bearing performance of tapered frictional piles under combined loads

Rui Zhang, Fei Wang, Dandan Jin, Siqi Yuan

Аннотация


Представлена расчетная модель системы “конусная свая - грунт” при совместном действии на сваю крутящего момента и вертикальной нагрузки. Рассматривается упругое и упруго-пластическое поведение грунтового основания. При этом свая рассматривается как абсолютно жесткая. Дается общее решение дифференциального уравнения на основе выражения для потенциальной энергии системы “свая–грунтовое основание для определения осадки и угла закручивания сваи. Предельные значения вертикальной нагрузки и крутящего момента последовательно рассчитывались с помощью метода конечных разностей. Установлена закономерность соотношения предельных значений вертикальной нагрузки и крутящего момента для различных углов наклона граней сваи. Результаты показали, что cваи с конусной формой ствола работают на кручение и вертикальную нагрузку лучше, чем сваи с постоянным по длине размером сечения ствола; для свай длиной более 40 м несущая способность на вертикальную нагрузку уменьшается вследствие действия крутящего момента, причем этот эффект уменьшается с увеличением размера поперечного сечения головы сваи; в соответствии с последовательностью нагружения для свай длиной ≥ 40 м, диаметром ≥ 0,8 м и жесткостью ≥ 35 ГПа важно учитывать влияние начального
крутящего момента на вершине сваи на вертикальную несущую способность свай.


Полный текст статьи публикуется в английской версии журнала
«Soil Mechanics and Foundation Engineering”, vol.62, No.6


Литература


Ai Z.Y., Cheng Y.C., 2013. Analysis of vertically loaded piles in multilayered transversely isotropic soils by Bem. Eng. Anal. Bound. Elem. 37(2), 327-335. https://dx.doi.org/ 10.1016/ j.enganabound. 2012.10.004.

Basack, S., Sen, S., 2014a. Numerical solution of single pile subjected to simultaneous torsional and axial loads. Int. J. Geomech. 14 (4), 06014006. http://dx.doi.org/10.1061/ (ASCE) GM.1943-5622.0000325.

Basack, S., Sen, S., 2014b. Numerical solution of single pile subjected to pure torsion. J. Geotech. Geoenvir. Eng. 140 (1), 74–90. https:// dx.doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000964.

Basu D., Salgado R., Prezzi M., 2009. A continuum-based model for analysis of laterally loaded piles in layered soils. Geotechnique. 59(2), 127-140. https://doi.org/ 10.1680/geot.2007.00011.

Chen S. L., Zhang L. M., 2005.Torsional response of single pile embedded in layered ground. Chin. J. Geotech. Eng. 27(5), 531-535. https://doi.org/ CNKI:SUN:YTGC.0.2005-05-009.

Georgiadis M., Saflekou S., 1990. Piles under axial and torsional loads. Comput. Geotech. 9(4), 291-305. https://doi.org/10.1016/ 0266-352X(90)90043-U.

Guan W. J., Wu W. B., Jiang G. S., Chin J. L., Deng G. D., 2020. Torsional dynamic response of tapered pile considering compaction effect and stress diffusion effect. J. Cent. South Univ. 27(12), 3839-3851. https://doi.org/10.1007/s11771-020-4503-y.

Guo W. D., 2000. Vertically loaded single piles in gibson soil. J. Geotech. Geoenviron. Eng.126 (2), 189-193. http://dx.doi.org/ 10.1061/ (ASCE) 1090-0241(2000)126:2(189).

Guo X. T.，Zou X. J.，Wang Y. X., 2017. Bearing capacity analysis of piles under V-T combined loading in non-homogeneous soil. J. Disaster Prev. Mitig. Eng. 37(2), 294-301. https://doi.org/ 10.13409/j.cnki. jdpme.2017.02.017.

Jiang J., Wang S. W., Ou X. D., Fu C. Z., 2020.Analysis of the bearing characteristics of single pile under the T→V loading path in clay ground. Rock Soil Mech. 41(11), 3573-3582. https://doi.org/ 10.16285/j.rsm.2020.0237.

Kong G. Q., Zhou H., Ding X. M., Yang Q., 2015. Theoretical analysis on the compression bearing capacity of belled wedge piles. Eng. Mech. 32(7), 74-80. https://doi.org/ 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.09.0848.

Li Z. Y., Gao Y. F., Wang K. H., 2019. Torsional vibration of an end bearing pile embedded in radially inhomogeneous saturated soil. Comput. Geotech. 108, 117-130. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2018.12. 014.

Luamba E. S., Paiva J. B. D., 2022. Static analysis of axially loaded piles in multilayered soils using a BEM/FEM formulation. Eng. Anal. Bound. Elem. 135, 63-72. https://doi.org/10.1016/j.enganabound. 2021.10.025.

Luo R. P., Yang M., Li W. C., 2018, Normalized settlement of piled raft in homogeneous clay. Comput. Geotech. 103, 165-178. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2018.07.023

Nghiem H. M., Nien-Yin Chang N.Y., 2019. Efficient solution for a single pile under torsion. Soils Found. 59(1), 13-26. https://dx.doi.org/ 10.1016/j.sandf.2018.08.015.

Ribeiro D. B., Paiva J. B. D., 2014. A new BE formulation coupled to the FEM for simulating vertical pile groups. Bem. Eng. Anal. Bound. Elem. 41, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2014.01.007.

Seo, H., Basu, D., Prezzi, M., Salgado, R., 2009. Load-settlement response of rectangular and circular piles in multilayered soil, J. Geotech. Geoenviron. Eng. 135 (3), 420–430. http://dx.doi.org/ 10.1061/ (ASCE)1090-0241(2009)135:3(420).

Seo H., Prezzi M., 2007. Analytical solutions for a vertically loaded pile in multilayered soil. Geomech. Geoengin. 2(1), 51-60. http://dx.doi.org/ 10.1080/17486020601099380.

Wang, Z.J., Xie X.Y., Wang, J.C., 2012. A new nonlinear method for vertical settlement prediction of a single pile and pile groups in layered soils. Comput. Geotech. 45 (9), 118–126. http://dx.doi.org/ 10.1016/ j.compgeo.2012.05.011.

Wu W. B., Jiang G. S., Deng G. D., Xie B. H.,2015. Vertical dynamic impedance of pile embedded in viscoelastic soil based on fictitious soil pile model. J. Vib. Shock. 34(7), 192-199. https://dx.doi.org/ 10. 13465 /j.cnki.jvs.2015.07.030.

Yang M. H.， Li Y. Z.， Luo H., 2020. Simulation analysis on P-Δ effect for piles based on energy method. J. Hunan Univ. (Natural Sciences). 47(5), 48-57. https://doi.org/ 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2020.05.006.

Zhang H. F., Kong G. Q., Zou X. J., Che P., 2019. Torsional elasto-plastic analysis of longitudinal shaped pile embedded in homogeneous soil. J. Hunan Univ. (Natural Sciences), 46(3), 122-129. https:// dx.doi.org/ 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2019.03.016.

Zhang, L. Y., 2010. Nonlinear analysis of torsionally loaded piles in a two-layer soil profile. Int. J. Geomech. 10 (2), 65–73. https:// dx.doi.org/ 10.1061/(ASCE) GM.1943-5622.0000038.

Zou X. J., Wang Y. X., Xu D. B., 2015a. Bearing capacity analysis of piles under V-T combined loading in Gibson subsoil. Eng. Mech. 32(8), 149-156. https://doi.org/10.6052/j.issn.1000-4750.2014.01.0073.

Zou X. J., Wang Y. Y., Zhao M. H., Xu D. B., 2016. Elastic-plastic analysis of a torsional single pile in non-homogeneous subsoil based on energy principle. Hydrogeol. Eng. Geol. 43(2), 54-61. https://doi.org/ 10. 16030 /j. cnki. issn. 1000-3665. 2016. 02. 08.

Zou X. J., Xia W. H., Wang Y. X., 2018. Bearing capacity analysis of a single pile under combined V-T Loads in non-homogeneous subsoil. J. Cent. South Univ. (Science and Technology). 49(10), 2553-2560. https://doi.org/10.11817/j.issn.1672-7207.2018.10.023.

Zou X. J., Xu D. B., Wang Y. X., Zhao M. H.,2015b. Analysis of torsional piles considering nonlinear distribution of shear modulus of subsoil along depth. Chinese J. Rock Mech. Eng. 34(6), 1267-1275. https://doi.org/10.13722/j.cnki.jrme.2014.1000.

Zou X. J., Zhou C. L., Cao X., Wang Y. K., 2021. Experimental studies on the behaviour of single pile under combined vertical-torsional loads in layered soil. Appl. Ocean Res. 106, 102457. https://doi.org/ 10.1016/j.apor.2020.102457.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.