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土体强度的空间分布形式对单桩承载力的影响

杨剑 黎冰 鲍安琪 陈宁

杨剑,黎冰,鲍安琪,等. 土体强度的空间分布形式对单桩承载力的影响[J]. 水利水运工程学报,2022(1):97-103. doi:  10.12170/20210129002
引用本文: 杨剑,黎冰,鲍安琪,等. 土体强度的空间分布形式对单桩承载力的影响[J]. 水利水运工程学报,2022(1):97-103. doi:  10.12170/20210129002
(YANG Jian, LI Bing, BAO Anqi, et al. Influence of the spatial distribution of soil strength on the bearing capacity of single pile[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(1): 97-103. (in Chinese)) doi:  10.12170/20210129002
Citation: (YANG Jian, LI Bing, BAO Anqi, et al. Influence of the spatial distribution of soil strength on the bearing capacity of single pile[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(1): 97-103. (in Chinese)) doi:  10.12170/20210129002

土体强度的空间分布形式对单桩承载力的影响

doi: 10.12170/20210129002
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51578145)
详细信息
    作者简介:

    杨 剑(1975—),男,陕西安康人,高级工程师,博士,主要从事岩土工程方面的设计及科研工作。E-mail:hhyj175@163.com

  • 中图分类号: TU473

Influence of the spatial distribution of soil strength on the bearing capacity of single pile

  • 摘要: 土体参数可能服从不同类型的分布,而在考虑土性空间变异性的桩基础承载特性的研究中一般将随机变量假定为服从对数正态分布。以土体的不排水强度为随机变量,考虑不同的变异系数和相关距离,采用随机有限元法分别模拟了竖向和水平向荷载作用下单桩基础的承载性状,对比分析了土体不排水强度分别服从对数正态分布、Beta分布和Gamma分布条件下单桩的承载力均值和标准差。结果表明,土体强度的分布形式对单桩竖向承载力的均值没有影响,而服从对数正态分布的随机场中单桩水平承载力均值最大,服从Beta分布的随机场中单桩水平承载力均值最小;竖向荷载和水平荷载作用下Beta分布得到的承载力标准差均为最大。当地基土强度空间分布形式未知时,建议采用Beta分布确定单桩承载力。
  • 图  1  模型示意(单位: m)

    Figure  1.  Model sketch (unit: m)

    图  2  网格划分与编号

    Figure  2.  Diagram of finite element meshing

    图  3  Beta分布下变异系数对竖向承载力均值及标准差的影响

    Figure  3.  Influence of variation coefficient on mean value of vertical bearing capacity and standard deviation under Beta distribution

    图  4  Beta分布下变异系数对水平承载力均值及标准差的影响

    Figure  4.  Influence of variation coefficient on mean value of horizontal bearing capacity and standard deviation under Beta distribution

    图  5  分布形式对竖向承载力均值及标准差的影响

    Figure  5.  Influence of distribution form on mean value of vertical bearing capacity and standard deviation

    图  6  分布形式对水平承载力均值和标准差的影响

    Figure  6.  Influence of distribution on mean value of horizontal bearing capacity and standard deviation

    表  1  3种分布的PDF函数

    Table  1.   Three standard non-Gaussian distributions

    分布概率密度函数(PDF)
    对数正态$f(x,\mu ,\sigma ) = \dfrac{1}{ {\sqrt {2{\rm{ {\text{π} } } } } \sigma x} }\exp \left[ { - \dfrac{1}{ {2{\sigma ^2} } }{ {(\ln x - \mu )}^2} } \right]$
    Beta$f(x,\alpha ,\beta ) = \dfrac{ {\varGamma (\alpha + \beta )} }{ {\varGamma (\alpha )\Gamma (\beta )} }{x^{\alpha - 1} }{(1 - x)^{\beta - 1} }$
    Gamma$f(x,\alpha ,\beta ) = \dfrac{ { {\alpha ^\beta } } }{ {\varGamma (\alpha )} }{x^{\beta - 1} }{{\rm{exp}}({ - \alpha x}) }$
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    表  2  工况设置与编号

    Table  2.   Test programs and numbers

    变异系数工况编号
    0.1、0.3、0.5 X8Y4 X8Y8 X16Y8 X32Y4
    X8Y4 X8Y8 X16Y8 X32Y4
    X8Y4 X8Y8 X16Y8 X32Y4
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-29
  • 网络出版日期:  2022-01-17
  • 刊出日期:  2022-02-15

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