基于非线性规划法的单桩受扭研究

• 作者: 刘湘宁 杨超炜 肖尧 赵明华
• 来源期刊: 公路交通科技
• 学科: 工学
• 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
• 年，卷（期）: 2018,（5）
• 所属期刊栏目: 桥隧工程
• 页码范围: 49-56
• 页数: 8页
• 分类号: TU443.15
• 字数: 5812字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-0268.2018.05.007

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	赵明华	湖南大学土木工程学院	478	10054	51.0	73.0
2	刘湘宁	湖南大学土木工程学院	2	2	1.0	1.0
6	杨超炜	湖南大学土木工程学院	38	166	8.0	11.0
7	肖尧	湖南大学土木工程学院	27	43	4.0	6.0