循环荷载下饱和软土中桩基础竖向承载特性研究.pdf

分类号-TU4 密级UDC _专业学位硕士学位论文循环荷载下饱和软土中桩基础 竖向承载特性研究本课题为国家自然科学基金青年基金（项目编号：51508113）、国家自然科学基金（项目编号：51678166）资助项目。专业学位名称 工程硕士（建筑与土木工程领域）循环荷载下饱和软土中桩基础竖向承载特性研究摘要桩基础被广泛应用于海洋工程建设当中，海洋环境中桩基础承受的荷载极其复杂。复杂的荷载组合对桩的承载特性有着极大的影响，循环荷载作用后桩基础承载特性会产 生一定的弱化。本人在前人研究的基础上，针对竖向循环荷载作用下饱和软土桩基础承 载特性展开研究，主要从桩基模型试验、土体本构模型、数值模拟等方面着手，较为系 统的研究了循环荷载下饱和软土中桩基础竖向承载特性，主要包括以下几个方面：(1)研发了动加载模型桩试验仪系统，试验仪系统主要包括加载系统、压力室、模型桩和数据采集系统四部分组成。该系统可对尺寸为300 mm X 400 mm(直径X高度)的试验土样施加范围为MlMP a的围压，以模拟不同深度处土的应力状态，并可对模型 桩施加最大幅值为5 cm的循环荷载，试验系统可获得桩顶荷载、桩顶位移和土样围压 等分析数据，进而对土中桩基础承载特性开展研究。(2)采用动加载模型桩试验仪开展了饱和软土桩基模型的六组试验，考虑了循环 荷载振幅、循环加载次数、土体固结度和土体固结围压对桩基承载特性的影响。试验结 果表明：桩基的动强度与循环荷载振幅、荷载振动次数及地基土的性质密切相关。在循 环加载期间，桩顶荷载曲线和荷载均值曲线变化趋势均为起始阶段有所下降且最后趋于 稳定；桩基动刚度在循环荷载振幅为0.1 mm时桩基动刚度衰减变化很小基本不变，在 循环荷载振幅为0.4 mm时桩基动刚度衰减很快；随着循环加载次数的增加，土样相对 于桩发生了微小向下的位移，对桩产生了下拉趋势即负摩阻力。(3)采用GDS动三轴仪开展了饱和软土三轴试验，对不同动荷载波形、动应力水 平和循环加载次数影响下饱和软土动力特性进行分析。试验结果表明：动应力水平和动 应力波形都是饱和软土产生循环弱化的影响因素，当动应力水平较低时，土体应变较小，基本不发生塑性应变，整个变形过程可以视为弹性变形过程；当动应力水平较大时，饱 和软土塑性变形逐渐增加，塑性累积变形现象越来越明显，土体的强度和刚度也逐渐产 生弱化；相比于单向全受压循环荷载，双向循环荷载作用下饱和软土弱化速率要快的多，并且土体受拉方向上的弱化比受压方向上的弱化更快更明显。(4)基于非线性运动硬化模型建立了三轴有限元模型和桩基有限元模型，通过数 值模拟结果与试验结果对比验证了其有效可靠性。数值模拟结果反映了该桩承载力主要 由摩阻力发挥作用，桩中心以下的桩侧应力较桩中心以上桩侧应力更大，桩侧应力的弱 化趋势与桩顶荷载弱化趋势基本相同，桩端阻力的弱化要比桩侧应力弱化速率要慢的现 象。关键词：桩基础；模型试验；饱和软土；循环荷载；数值模拟IIStudy on Vertical Bearing Behavior of Pile Foundation inSaturated Soft Soil under Cyclic LoadingABSTRACTP ile foundation is widely used in marine engineering construction.Th e load on th e pile foundation in th e marine environment is extremely complex.Th e complex load combination h as a great influence on th e bearing ch aracteristics of th e pile.After th e cyclic load,th e bearing ch aracteristics of th e pile foundation will be weakened.Based on th e previous studies,th e bearing ch aracteristics of saturated soft soil pile foundation under vertical cyclic loading h ave been studied.Mainly from th e pile-soil model test,soil constitutive model and numerical calculation,th e vertical bearing ch aracteristics of pile foundation in saturated soft soil under cyclic loading are systematically studied.Th e main research works and conclusions are as follow:(1)A dynamic loading model pile test system was developed.Th e test system mainly consists of four parts:loading system,pressure ch amber,model pile and data acq uisition system.Th e system can apply a confining pressure of 0I MP a to a test soil sample measuring 300 mm x 400 mm(diameter x h eigh t).Th e test system can simulate th e stress state of soil at different depth s and can apply a cyclic load with a maximum amplitude of 5 cm to th e model pile.Th e test system can obtain th e analysis data of pile top load,pile top displacement and soil sample confining pressure,and th en study th e bearing ch aracteristics of pile foundation in soil.(2)Six tests of saturated soft soil pile foundation model were carried out by using th e dynamic loading model pile tester.Th e effects of cyclic load amplitude,cycle loading times,soil consolidation degree and soil consolidation confining pressure on th e bearing ch aracteristics of pile foundation were inconsidered.Th e test results sh ow th at th e dynamic strength of th e pile foundation is closely related to th e cyclic load amplitude,th e number of load vibrations and th e nature of th e foundation soil.During th e cyclic loading period,th e pile top load curve and th e load mean curve ch ange trend h ave both declined and finally stabilized.Th e dynamic stiffness of th e pile foundation decreases little under th e small amplitude cyclic load and remains basically unch anged.Under th e cyclic load of large amplitude,th e dynamic stiffness of th e pile foundation decays rapidly.With th e increase of th e number of cyclic loadings,th e soil h as a sligh t downward displacement relative to th e pile,and th e pile h as a downward pulling tendency,th at is,negative friction resistance.(3)Th e saturated soft soil triaxial test was carried out with GDS dynamic tri axial instrument.Th e dynamic ch aracteristics of saturated soft soil under different dynamic load waveforms,dynamic stress levels and cyclic loading times were analyzed.Th e test results sh ow th at th e dynamic stress level and dynamic stress waveform are th e influencing factors of th e cycle weakening of saturated soft soil.Wh en th e dynamic stress level is low,th e soil strain is small,and plastic strain does not occur at all,and th e wh ole deformation process can be regarded as an clastic deformation process.Wh en th e dynamic stress level is large,th e plastic deformation of saturated soft soil increases gradually,th e plastic cumulative deformation ph enomenon increases,and th e strength and stiffness of th e soil gradually weaken.Compared with th e full compression cyclic load,th e weakening rate of saturated soft soil under bidirectional cyclic loading is much faster.Th e weakening of th e soil in th e direction of tension is faster and more pronounced th an th e weakening in th e direction of compression.(4)Based on th e nonlinear kinematic h ardening model,a triaxial lest finite element model and a pile-soil finite element model are establish ed.Th e effective reliability is verified by comparing th e numerical simulation results with th e experimental results.Th e numerical simulation results reflect th at th e IVbearing capacity of th e pile is mainly affected by th e frictional resistance.Th e lateral frictional resistance of th e pile below th e center of th e pile is larger th an th at of th e pile above th e center of th e pile.Th e weakening tendency of th e side frictional resistance of th e pile is basically th e same as th e weakening trend of th e pile top load.Th e weakening of th e pile end resistance is slower th an th e weakening of th e pile side frictional resistance.Key words:P ile foundation;model test;saturated soft soil;cyclic load;numerical simulationv目录摘要.IABSTRACT.I ll第一章绪论.11.1 研究背景.11.2 国内外研究现状.21.2.1 桩基试验研究现状.21.2.2 竖向循环荷载作用下桩基承载特性研究现状.61.2.3 饱和软土动力特性研究现状.81.3 研究内容和技术路线.101.3.1 研究内容.101.3.2 技术路线.11第二章动加载模型桩试验仪的研发.122.1 引言.122.2 动加载模型桩试验仪.122.2.1 加载系统.132.2.2 压力室.142.2.3 模型桩.152.2.4 数据采集系统.152.2.5 试验步骤.1623 土样制备.172.3.1 土样预固结.172.3.2 土样基本参数测定.192.4本章小结.21第三章饱和软土中桩基础竖向承载特性模型试验.223.1 桩基模型试验方案.223.2 桩基模型试验结果及分析.243.2.1 初始静载试验结果及分析.243.2.2 竖向循环加载试验结果及分析.253.2.3 竖向循环加载后静载试验结果及分析.343.3 本章小结.35第四章竖向循环荷载下饱和软土不排水变形特性.374.1 引言.374.2 饱和软土动三轴试验.374.2.1 GDS动三轴仪与土样制备.374.2.2 三轴试验方案与试验步骤.384.2.3 静三轴试验结果.434.2.4 动三轴试验结果.434.3 基于非线性运动硬化饱和软土循环弱化模型.504.4 模型验证.514.5 本章小结.55第五章基于非线性运动硬化模型的饱和软土桩基竖向循环弱化数值模拟.565.1 引言.565.2 桩基有限元模型.565.3 桩基模型试验结果与数值分析对比.575.3.1 静载结果对比分析.575.3.2 循环加载结果对比分析.585.3.3 桩侧摩阻力与桩顶阻力变化趋势.615.4 本章小结.二.64第六章 结论与展望.656.1 主要结论.656.2 未来研究展望.66参考文献.67致谢.71攻读学位期间参与科研项目及发表论文情况.72hi广西大学工程硕士学位论文诟环荷载下饱和软土 中 桩基础竖向 承载特性研究第一章绪论1.1 研究背景桩基础是通过承台把若干根桩连接成整体，让其共同承受荷载的一种深基础型式,被作为建筑工程、桥梁工程和港口工程等结构物的主要基础形式之一。与其他基础型式 相比，桩基础凭借其承载能力高、变形小、施工机械化程度高等优点获得了大量工程师 的青睐，在全世界内都有着广泛应用，尤其是在海洋工程建设中应用更广。海洋是一个巨大的宝库，占地表总面积约70%,不仅孕育了人类赖以生存的气候 环境、自然环境，而且还赋予了人类可持续发展过程中不可或缺的丰富资源，提供了人 类生存的广阔空间。我国幅员辽阔、人口众多，拥有绵延18000 km的海岸线，而广西 的海岸线西起东兴的北仑河口，东至合浦县山口镇，长度就有1595 km。进入21世纪以 来，我国将海洋的战略位置置于空前的高度，通过有效、合理的开发和利用海洋资源,大力发展海洋经济，将我国逐步建设成为海洋强国，而桩基础又是近海钻井平台、港口 码头、风电机组、跨海大桥等结构物最常见的基础型式之一。尽管桩基础的设计较为简 单，与陆地环境相比，复杂的海洋环境增加了更多的安全隐患，海洋结构物在使用过程 中不可避免地遭受强烈地震、波浪或暴风等引起的大幅度循环荷载作用，对桩基础承载 特性有着较大的影响。如海上风机运行时传递给桩基础的循环荷载(图l-l(a)、跨海大 桥上车辆经过时传递给桩基础的交通荷载(图l-l(b),这些荷载都包含有竖向循环荷载,这类荷载的循环幅值以及它的持续时间都比较显著，在长期竖向循环荷载作用下的效应 对桩基承载特性的影响更加不容忽视。我国软土分布广泛，在我国滨海平原、三角洲、湖盆地周围均有分布，在三角洲软 土中最典型的是长江三角洲的上海，珠江三角洲的广州。近十几年来，我国的高速公路、跨海大桥的建设取得了很大的发展，成为土木工程建设领域重要的一方面。我国地质地 貌条件复杂多样，大部分地区的公路、桥梁地基都存在大量的软土，其含水量大、压缩 性高、沉降量大、排水固结稳定性差。如果不经处理或者处理不当，将会引起路面、桥 头破坏等病害。工程中遇到的软土问题越来越多，大量现有的研究表明，软土在受到循 环荷载作用时其强度与刚度会产生一定量的衰减。因此，研究饱和软土地基中桩基础在 竖向循环荷载下的承载力变化特性，掌握其关键理论和技术，对确保以桩基础为主要基 广西大学工程硕士学位论文循环荷 载下饱和 软土 中 桩基 础竖向 承载特性研究础型式在复杂环境尤其是受竖向循环荷载作用下的构筑物安全性具有极为重要的意义。本文将以饱和软土和桩基础为研究对象、以模型试验为主要研究手段，通过模型试 验研究循环荷载下饱和软土中桩基础竖向承载特性的演变规律。主要进行了一系列的桩 基试验研究、土体本构模型研究和数值计算等工作，以探寻循环荷载下桩土相互作用过 程及桩基承载力的弱化机理为目标，为便在今后的饱和软土地基桩基础的建设提供借鉴 意义。(a)(b)图1-1桩基础工程实例Fig.1-1 P ile foundation engineering1.2 国内外研究现状国内外学者已经开展了不少关于桩基试验的研究，其中包括了现场原型试验、小型 室内模型试验和离心模型试验。这些试验手段大多用来开展桩基静载承载特性的研究，开展循环荷载作用下桩基承载特性的研究相对较为困难，我国在开展关于桩基础受循环 荷载作用下其承载特性方面的研究相对起步较晚，相关的试验研究成果也相对较少。而 饱和软土中桩基础竖向承载特性的研究更鲜有见刊，下文将主要介绍国内外开展桩基试 验手段、竖向循环荷载作用下桩基承载特性和饱和软土工程特性的研究现状。1.2.1 桩基试验研究现状(1)现场原位试验和离心模型试验试验是了解竖向循环荷载下桩基承载特性的重要研究手段，现场原位试验又是最可 靠的试验方法，现场原位试验可以模拟桃基最真实的工作环境，可以真实的反映出桩基 承载特性演变规律。而现场原位试验由于其试验成本过大和试验条件可控性小等条件限 广西大学工程硕士学位论文酱环荷载下饱和软土中桩基础竖向 承载特性研究制，国内开展相对较少。离心模型试验能采用较小的模型尺寸模拟原型的应力状态，可 操作性和系统性强，由于其运行成本较高开展也相对较少。采用现场原位试验和离心模 型试验开展桩基承载特性研究的成果相对有限，主要有：朱彦鹏等通过现场单桩静载试验,研究了超大厚度黄土地区Q2离石黄土层的桩基 承载力，得出桩身轴力和桩侧摩阻力两者沿着桩身范围的分布规律与桩顶荷载的大小和 桩周土的性质有关。朱斌等开展了海洋软黏土大直径高桩基础的现场水平单调荷载和水平循环荷载试 验，揭示了水平单调荷载和水平循环荷载下桩土相互作用规律、桩身弯矩及桩基水平位 移发展规律。王卫东等通过现场试桩试验验证了上海中心大厦大直径超长灌注桩成桩可行性及 承载力取值，为上海软土地区大直径超长灌注桩其承载特性和荷载传递机理提供了理论 分析依据。张利民介绍了在离心机上开展横向受荷桩的模型试验方法，并进行了在50g离心 加速场下单桩和排桩在循环荷载下的位移和荷载传递特性。王富强等通过离心模型试验方法，开展了饱和砂性土地基中水平循环荷载作用下 风机桩基础受力变形研究。柴红涛等通过离心模型试验方法，开展了桩基在水平荷载和竖直荷载组合荷载下 的承载机理。郭永健等网通过离心模型试验，采用自制的加载系统分别对端承桩和摩擦桩这两种 不同形式的桩基施加水平和竖向荷载，对桩基受力机理进行了分析。李阳等通过离心模型试验方法，开展了饱和及非饱和黏土单桩竖向承载力的研究，分析了加载过程中桩周土体变形情况和孔隙水压力变化。冯忠居等“。】开展了黄土地下洞穴对桥梁桩基竖向承载特性的离心模型试验研究，主 要分析了洞穴发育深度、竖向荷载作用下桩与洞穴水平距离和桩底与洞穴垂直间距对桥 梁桩基竖向承载力和桩侧摩阻力的影响。(2)室内模型试验目前桩基承载特性试验研究主要以室内小比例尺模型试验为主：Al-Douri等通过室内试验方法，开展了钙质砂在等振幅循环荷载与变振幅循环荷 3广西大学工程硕士学位论文嬉环荷栽下饱和 软土 中 桩基础竖向 承载特性研究载下的模型桩累积位移变化规律。Tsuh u等口2通过室内小比例尺模型试验开展了静偏荷载和循环荷载下砂土地基中挤 土桩承载特性研究。Dong等口引采用室内模型试验和三维数值模拟的方法，开展了列车振动荷载下微桩 加固的路堤桩土相互作用关系，分析了桩长，桩径和桩间距对路堤动力特性的影响。Lombardi等四采用室内试验方法,开展了高岭土中风机单桩基础上万次水平加载、固有频率和阻尼的变化对桩基承载力的影响。陈锦剑等闿采用室内模型箱的方法，开展了桩周土体开挖卸荷过程单桩承载特性的 试验研究。叶琼瑶等口 6】以紫铜管为桩材料，在三轴仪上进行了一系列软岩嵌岩桩模型试验。秦月等对足尺单桩基进行等比例缩尺室内模型试验，开展了考虑不同埋深和砂土 颗粒级配的单桩竖向抗拔、竖向静载荷水平推移试验，探究钙质砂地基单桩的承载性状。何春林等口8采用室内模型试验方法，探究深嵌岩桩的嵌岩深度和桩径大小对桩基承 载特性的影响。鲁嘉等口 为采用室内模型箱试验方法，开展了砂土中成桩工艺差异对桩基承载特性的 影响。龚先兵等以现场工程为依托，开展了三种不同陡坡下高陡横坡下桥梁桩基的室内 模型试验，对竖向及水平荷载作用下桩基的荷载传递规律、桩侧土压力分布及桩身内力 分布规律进行了研究。穆红海等采用碎石土作为斜坡模型试验用土，一通过室内水平静载模型试验，开展 了碎石土斜坡坡度对桩基水平承载力的影响。孔纲强等22以室内模型试验方法开展了黏性土层中斜桩在桩周土堆载下负摩阻力 变化情况的研究，试验结果表明斜桩和竖直桩桩侧的负摩阻力引起的下拽力都与时间效 应和群桩效应有关。姚国圣等2刃采用室内模型试验开展了土体侧移作用下单桩和群桩的承载特性和变 形特性的研究，重点研究了矩形土体侧移桩的承载和变形特性。（3）数值模拟及数值分析方法随着商业有限元软件的迅速发展，借助于有限元软件强大的二次开发功能，用户可 4广西大学工程硕士学位论文循环荷栽下饱知软土 中 桩基础竖向 承载椅性研究以根据其编辑自定义的载荷、边界条件和本构关系等，现阶段也有不少学者通过该方法 开展了研究：罗川等124】以桩一土一结构耦合系统为研究对象建立了三维非线性有限元模型，利用 罚函数实现了桩一土一结构界面间的非线性耦合，并引入无反射边界条件，得到了水平 和竖直方向组合地震激励下桩土非线性相互作用关系。孔德森等25】利用FLAC3D软件，模拟了基坑倾斜支护桩模型试验的5种工况，获得 了不同布桩方式、不同支护形式下桩身弯矩及桩顶水平位移随基坑开挖的变化规律。任宇等26分析了风电机组及群桩基础的受荷特点，计算了典型风电机组的桩顶循环 荷载谱。通过桩基循环模型试验确定循环荷载比临界值皤in，当风电机组循环荷载比小 于该值时能够较好的控制风电机组基础的长期不均匀沉降。赵明华等RI基于传统有限杆单元法，假定桩身位移为三次塞函数，并结合倾斜偏心 荷载下单桩受力微分方程确定的桩身剪力、弯矩与桩身水平位移的关系，改进有限杆单 元Matlab分析程序，以模拟复杂荷载下桩基承载特性分析，并验证了其方法的有效性。吕玺琳等阿基于循环交通荷载下软黏土产生累积塑性变形和累计孔压的经验公式，将两者与分层总和法相结合，建立了一个软土路基在长期沉降下的拟静力计算模型。赵春彦等29基于软土桩基的工后长期沉降机理，提出了适用于软土地基中桩基工后 长期沉降的预测模型。左殿军等3。利用ABAQUS有限元软件开展了波浪和车辆组合双向循环荷载作用下 码头全直桩基础的的受力特性分析，并讨论了循环荷载周期对全直桩受力特性的影响。夏华盛等明考虑土体不排水强度的循环弱化时引入了累积塑性应变的影响，并建立 了二维有限元模型采用简化的py曲线方法，分析了水平循环荷载作用单桩侧向抗力 的衰减情况。(4)试验系统研发普通的室内试验难以模拟复杂荷载、复杂边界和复杂应力状态等条件，如循环荷载、不同桩端嵌固形式和地基土高围压固结等情况。针对不同的研究问题往往需要采用专门 解决该问题的研究手段，已有不少学者通过研制新型试验系统开展关于桩基承载特性方 面研究：丁选明等132通过自主研发复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验系统，该系统可开 5广西大学工程硕士学位论文循环荷载下饱和软土中桩基础竖向 承栽特性研究展单向荷载以及竖向-水平耦合荷载作用下的桩基试验，系统主要由模型槽、竖向-水平 耦合加载系统、测量系统三部分组成，并利用该系统开展了单向荷载、竖向-水平耦合 荷载作用下P CC桩承载特性模型试验研究。冯忠居等阳通过自主研发的能够反映黄土冲沟区域桩基础特点与工作性能的模型 试验平台，开展了不同冲沟坡度、不同桩长桩基的桩基竖向承载力试验。楼晓明、杨敏等M35研制了土体三轴加卸荷对桩基影响试验系统。该系统包括加卸 荷系统、量测系统、模型桩及数据采集系统等4个子系统组成。该系统通过气压加载法 在大直径土样顶面以较高荷载进行加卸荷，开展了不同土性、不同桩端约束等条件下土 体沉降或回弹对模型桩的影响。仁连伟等136自主研发了多功能加载系统的全机械式桩基模型试验系统，该系统可以 实现抗压、抗拔和水平加载的桩基模型试验，该系统主要由加载系统、模型槽、测量系 统组成，并采用该装置进行了 Y形桩的抗压、抗拔和水平加载单桩模型试验。曹兆虎等卬设计了一套以透明土材料和P I V技术的水平加载系统和光学量测系统，以开展水平荷载下桩体变形特性研究，通过对桩周土位移场的发展变化进行非插入式量 测和多切面的土体位移场进行量测，进而得到水平受荷桩的桩周土体变形三维位移场。刘汉龙等网为进行室内桩基足尺试验，自行研发了大型桩基模型试验系统，试验系 统主要由加载系统、模型槽、测量系统和桩体组成，利用该系统进行了现浇混凝土大直 径管桩静载荷试验。1.2.2 竖向循环荷载作用下桩基承载特性研究现状长期竖向循环荷载作用会对桩基础承载特性产生较大的影响，桩基承载力会产生弱 化现象。桩土相互作用问题较静载时更为复杂，国内外有不少学者开展了相关研究：P oulos等网指出了循环荷载作用桩基础需要关注的问题：桩土界面强度和刚度会降 低、循环荷载加载次数和循环荷载作用下的桩顶累积变形规律。8山血等4。，41总结了软土地区16组竖向循环荷载的桩基现场试验，提出了土体刚 度弱化与循环次数呈指数关系。Riordan等网对英吉利海峡铁路现场对低矮路堤下加固桩进行了循环加载试验，探 讨了静偏荷载和循环荷载下组合的桩基累积沉降问题。Li等MX通过离心模型试验开展了静压桩和螺旋钻孔桩,在竖向循环荷载下其桩顶动 6广西大学工程硕士学位论文酱环荷栽下饱和软土中桩基础整向承载特性研究刚度和累计沉降特性的研究。陈仁朋等44基于已有的模型试验结果，分析总结了竖向循环荷载作用下桩基承载特 性和累积沉降变形规律,通过定义3种桩顶累积沉降发展模式及对应的循环荷载比组合,提出复合循环荷载作用下的桩基循环加载性状简化公式，并给出了针对竖向循环荷载作 用下桩基的设计方法及设计流程。胡娟等画开发了一套竖向静载及循环加载系统和测试装置，并对桩的材料进行了改 进，采用该试验装置进行了砂土中复合桩基竖向静载荷循和循环加载试验。朱斌等146,4刀利用浙江大学自行研制的大型地基与边坡工程模型试验系统，开展了单 桩基础竖向下压循环荷载作用下的大比例模型试验，试验结果发现：当循环荷载比小于 一定值时，桩顶不会发生循环累计沉降，循环累积沉降与循环次数的比值与桩顶循环荷 载比近似呈线性关系。郭鹏飞等网开展了非饱和黄土和饱和黄土中单桩竖向循环荷载试验，揭示了长期竖 向循环荷载作用下桩基的沉降特性与静载下沉降特性明显不同，并分析了循环荷载下单 桩的累计位移演变规律，研究了桩顶位移和循环位移幅值随加载次数N的变化规律。章敏等49开展了红黏土中单桩竖向循环振动模型试验，研究了循环加载频率及不同 循环荷载比对桩长期动力特性的影响，并对桩顶累计沉降机理进行了分析，试验发现循 环荷载幅值是桩顶产生累计沉降的重要因素。?刘莹等5。提出了一个考虑土体强度循环衰减作用的软黏土弹塑性损伤弱化模型，在 提出的此模型基础上建立一个基于剪切位移法的单桩竖向承载力计算方法，通过利用大 型有限元软件ABAQUS进行了不同循环荷载水平下单桩竖向承载力的计算，并验证了 其有效性。杨龙才等州通过对小跨度桥梁列车动荷载对桥梁桩基的影响分析获取土体的动力 参数，对软黏土地基中钻孔灌注桩进行了竖向循环长期荷载作用下的动力试验，研究了 桩身轴力、桩侧摩阻力、桩动位移幅值、桩顶沉降、单桩极限承载力的变化情况。陈仁朋等画利用浙江大学大型地基与边坡工程模型试验系统，开展了饱和粉土中刚 性单桩竖向循环荷载下的大比例模型试验，对比了不同静偏荷载和循环荷载组合下的桩 基承载特性的变化，并对产生的桩基累积沉降进行了归纳分析。范书立等53考虑了土的循环软化效应，将软土的循环强度与摩尔库伦屈服准则相结 合，基于拟静力弹塑性分析，建立了循环波浪载荷作用下斜向抗拔桩循环承载性能的计 7广西大学工程硕士学位论文循环荷载下饱和软土中 桩基础竖向承我特性研究算模型。卢一为等54开展了砂土中x形桩竖向循环荷载下的大比尺模型试验，探究了 X形 桩在循环荷载下的动力特性和沉降规律。罗如平等55基于商业有限差分程序，开发利用用户子程序功能将土体刚度衰减模型 嵌入土体本构参数中，分析循环荷载及次数对桩基累积变形的影响规律。1.2.3 饱和软土动力特性研究现状研究循环荷载下桩土相互作用的机理，关键在于建立或找寻能够描述土体实际应力 应变关系的本构模型。软土在世界范围分布广泛，国内外学者已经开展了大量的试验研 究来了解循环加载过程中饱和软土的应力应变特性，主要有：P revost等口6针对饱和黏土循环荷载下其应力、应变和强度特性，引入塑性模量场 的概念结合各向同性和运动塑性特点，定义了饱和黏土在应力空间中的屈服面。Wang等基于粘弹塑性理论，推导了一种伪静态弹塑性循环蠕变模型，通过循环 三轴土壤测试确定其参数，将模型与拟静力蠕变分析相结合，给出了波浪荷载作用下海 洋软基稳定性分析方法。Tang等网进行了一系列动态循环试验，研究了广州饱和淤泥质土的变形特性。Guo等阿对中国温州地区原状软土开展了长期循环三轴试验，研究其不排水变形特 性，发现软土应力应变滞回圈、弹性模量和永久应变受CSR和围压影响很大。Kalinowska等他开展了一系列高岭土三轴不排水循环剪切试验，分析了循环加载次 数对有效应力的影响，发现其有效应力路径最初远离边界表面移动，当循环加载达到一 定次数时卸载循环之后发生其方向的改变并开始朝着边界面移动。Ren等基于Hardin-Dmevich模型和Monismith模型的类比分析，提出了一种新的 三参数经验模型，该模型可以预测长期低循环荷载作用下软土的累积塑性应变。黄茂松、刘莹等陶针对饱和黏土的循环弱化特性，引入以等效塑性变形为变量的弱 化规律，建立了基于非线性运动硬化的饱和黏土循环弱化模型，该模型考虑了土体刚 度和强度的弱化，能够较好的描述循环荷载作用下土体的循环滞回特性。李驰等63进行了一系列不排水不固结软黏土循环三轴试验，通过试验结果阐明了软 黏土的静和动力学特性，并根据Mises屈服准则和循环三轴试验结果确定了一般应力状 态下土单元的循环动强度。8广西大学工程硕士学位论文循坏荷载下饱 制软土 中椎基础竖向承 载特性研究郭小青等分别开展了广东珠江口海洋软土现场取土离心固结模型地基的T-bar 循环贯入试验、循环动三轴试验和现场单桩水平循环加载试验等，揭示了软土循环动模 量比与循环次数成双对数线性关系。周健等【65】提出了动力荷载作用下计算软黏土残余变形的计算模式，该计算模型可估 算动力荷载作用下的软黏土地基中建筑物的附加沉降。邹炎等166】基于土体应力应变的Hardin曲线及在非等幅循环荷载下的P aky修正，并 采用von Mises准则在偏应力平面上构造边界面，把反向加载点和应力点的连线在边界 面的投影比作为硬化参数，给出了该边界面本构模型的具体增量表达式。孔亮等将旋转运动硬化理论引入到了剑桥模型当中，推导出了椭圆屈服面的旋转 运动硬化机理，在不增加任何剑桥模型参数的情况下，将等向硬化的修正剑桥模型扩展 成旋转运动硬化模型。庄海洋等网基于土体广义塑性理论，并采用等向硬化、随动硬化相结合的硬化模 量场理论，建立了一个以总应力增量形式的土体粘塑性动力本构模型，该模型可记忆任 一时刻的加载破坏面、加载反向面和初始加载面来确定屈服面的变化规律。张磊等【69】通过三个假定即土体的应力应变关系满足双曲线模型、初始有效应力沿深 度方向均匀分布和渗透系数的降低与压缩系数的减小成正比，推导出了任意荷载下单层 地基土的非线性一维固结方程。浦少云等口。】基于已有的分数阶黏壶构建了循环荷载下的分数阶黏，并将循环荷载下 的分数阶黏壶替换成西原模型黏塑性体中的常值黏壶，并建立了可表达循环荷载下土体 变形规律分数阶的西原模型。王淑云等开展了一系列重塑粉质黏土的静三轴和动三轴不排水剪切试验，得到了 不同动应力水平下粉质黏土的孔压和不排水抗剪强度值，确定了粉质黏土的不排水抗剪 强度与孔压比和动应变之间的关系。曹勇等。2】通过动三轴试验，考虑循环加载次数、荷载循环振幅及频率等影响，对海 洋结构性软土分别施加正弦波、方波和三角波，研究了其动力特性与变形特征。丁伯阳等网进行了一系列三轴试验得到了杭州第四系软土的动应力-应变骨干曲线,试验结果表明地层沉积环境的变化使软黏土具有结构性，并对初始弹模产生较大影响。张如林等74以达维坚科夫骨架曲线为基础，并采用Masing法则构造了土体加载卸 载过程的应力应变关系滞回曲线，推导了其增量剪切模量表达式，并将土体应力应变关 9广西大学工程硕士单位论文循环荷栽下饱和中桩基础竖向承载特性研究系曲线推广到三维应变空间。曹勇等【75】开展了循环荷载下天津海积结构性软土其力学性质的相关研究，对经理不 同循环荷载作用后的天津海积结构性软土再进行了