桩体长径比对桩基动力特性的影响研究

弯曲破坏是地震中桩基失效的一类常见模式,其破坏的一个重要原因就是桩体的抗弯刚度不足。对于一定长度的桩体,桩的抗弯刚度与桩的长径比直接相关,但桩基规范中对摩擦桩的长径比并没有像端承桩那样作出限制。在构建的结构性饱和黄土动力本构模型的基础上,针对黄土地区的单桩基础,结合大型有限元程序建立了摩擦桩-土-结构体系、端承桩-土-结构体系的有限元-无限元模型,探讨了不同桩体长径比对两者动力反应特性的影响,得出如下规律:(1)其他条件相同时,不管是端承桩还是摩擦桩,长径比对桩身截面剪应力和水平加速度的分布形态没有影响。但随着长径比的增大,桩身各截面对应的的剪应力值减小,而加速度值反而增大;(2)随着长径比的增大,桩身变形形态从正弯型逐渐过渡到反弯型,桩体的破坏模式也相应由剪切破坏过渡到弯曲破坏;(3)端承桩体系比摩擦桩体系更容易出现反弯型,但当长径比增大到一定程度时,摩擦桩也会呈现反弯型。从抗震角度来说,对摩擦桩长径比的限制应以桩体变形模式表现为正弯型为宜。所得结论对工程实践具有一定的指导意义。