考虑蠕变影响的堆载作用下被动排桩受力变形分析

摘要

为分析堆载作用下被动桩受力变形的时间效应，首先引入分数阶Merchant模型描述土体的蠕变特性，然后根据对应性原理和Laplace变换推导Boussinesq黏弹性解，计算堆载引发水平附加应力，并通过Terzaghi土拱模型将附加应力传递到桩上，得到堆载作用在桩上的被动荷载.其次，将桩简化为黏弹性Pasternak地基上的欧拉梁，建立桩身挠曲微分方程，并采用有限差分法及Laplace逆变换求解，随后通过与已有试验结果的对比分析，验证了本文方法的可行性.最后，对分数阶Merchant模型参数（虎克体的弹性模量Eh、Kelvin体的弹性模量Ek及黏滞系数η、分数阶阶次α）、堆载-桩身水平距离以及堆载荷载对桩身水平位移的影响进行了分析，分析结果表明：Eh越大，桩身初始水平位移越小；Ek越大，桩身水平位移随时间的增量越小；η越大，桩身到达最终变形量的时间越长；α越大，Kelvin体的黏滞性越大；堆载-桩身水平距离越小、堆载荷载越大，桩身水平位移越大；且随时间的增加，桩身水平位移对Eh的敏感度降低，对堆载-桩身水平距离和堆载荷载的敏感度会增大.

关键词

堆载 / 桩基础 / 分数阶Merchant模型 / 黏弹性地基 / 有限差分法