1. 研究目的与意义（文献综述）

当水平荷载较小时，桩周土处于弹性压缩阶段，随着荷载增加，桩的变形增大，土体由上至下逐步产生塑性屈服，使荷载向更深处传递。当变形增大到桩身产生破坏或者桩周土失稳时，桩土体系便趋于破坏。通过模型试验，通过自制的静力以及循环加载试验，结合现有的理论成果，对比分析垂直和水平荷载作用下单桩的水平变形性能。

目前在学术界应用最为广泛的水平受荷桩分析方法是p-y曲线法，并以静载单桩的p-y曲线法作为分析循环荷载、群桩分析的基础。在水平受荷桩的设计工程中，通常需要进行现场载荷试验确定单桩的p-y曲线法，并从理论分析、数值模拟和现场试验分析三个方面展开探讨。通过黏土和砂土的现场静载试验的有限元模拟，对比数值模拟得到的黏土和砂土p-y曲线，得出黏土的初始地基反力模量沿深度基本保持不变，而砂土的初始地基反力模量沿深度线性增长。从理论推导、现场试验和数值模拟这三个方面探究了均质土中桩径对初始地基反力模量和极限抗力的影响，得出桩径对黏土和砂土的初始地基反力模量影响较小。

2. 研究的基本内容与方案

一、试验基本内容

对水平受荷桩计算分析时，常用有效桩长作为分类依据。有效桩长的定义为：桩基中超过有效桩长的部分对桩基性状不产生或产生可忽略的影响。如果桩的埋置深度小于有效桩长，为刚性短桩；反之，则为柔性长桩。当水平荷载较小时，桩周土处于弹性压缩阶段，随着荷载增加，桩的变形增大，土体由上至下逐步产生塑性屈服，使荷载向更深处传递。当变形增大到桩身产生破坏或者桩周土失稳时，桩土体系便趋于破坏。大量试验及理论分析表明，桩的刚度不仅会影响桩身自身变形，还会影响桩的破坏机理。刚性短桩和柔性长桩往往表现出不同的破坏模式。

基于现状，本毕业论文主要是通过模型试验，通过自制的静力以及循环加载试验，结合现有的理论成果，对比分析垂直和水平荷载作用下单桩的水平变形性能。

二、实验准备

实验器材：长方体箱、钢管、钢丝绳、钢筋条、滑轮、砝码、托盘、应变片、502胶水、AB胶、静态应变仪、位移计。

三、实验步骤

1. 应变片的粘贴：取样4根钢管，分别记为A,B,C,D，在每根钢管受拉一侧从下往上贴5块应变片，从上往下为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ。每块应变片之间的间隔为8cm。最下面应变片与钢管底部相距5cm，并用胶水涂在应变片表面起保护和防水的作用。

2. 如试验图对长方体箱进行钢筋焊接并固定滑轮。将已贴好应变片的钢管竖立在长方体箱中心，开始填筑标准砂。

标准砂填筑过程如下：模型高66cm，需要填37cm厚的标准砂，即采用分层填筑法，通过人工压实的手段，控制每层填筑压实的高度为10cm，最后一层压实高度为7cm。

福建标准砂的物理特性：

填筑压实7cm厚需要75.686kg的标准砂，每7cm厚需要56小袋 86g标准砂。

3. 填筑完成后，在钢管A上端放置10.15kg的砝码。

4. 用钢丝绳一端连接钢管，另一端穿过滑轮搭接托盘，先测出在托盘作用下位移计的读数，在托盘上逐级放置砝码施加水平荷载，当水平荷载达到355.5kN时，钢桩失稳，试验停止。

5. 通过静态应变仪测出相应的应力应变，以及测出相应位置（标准砂表面上方23cm处）的位移情况，记录试验数据。

6. 将标准砂从模型中移出，换钢管B放置长方体箱中心，重复步骤2填筑标准砂，填筑完成后，在钢管B上端放置20.30kg砝码，重复试验4.5。

7. 再依次对钢管C,D进行试验并整理实验数据。

8. 数据整理，通过在钢管各部位在双向荷载的位移变化和变形情况。总结出钢管桩在钙质砂里及在双向荷载作用下的水平性能特征。

3. 研究计划与安排

第1－2周。整理及查阅单桩、钙质砂、水平变形等相关中英文资料，在导师的指导下，设计模型试验，对所要研究的内容和方法有个清晰的思路。

第3－5周。完成毕业论文的开题报告，总结现有的研究方法和成果，完成文献综述撰写工作，准备模型试验。

第6－7周。与导师讨论并确定进行模型试验，进行一组预试验，验证试验方案的可行性。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 朱碧堂. 土体的极限抗力与水平受荷桩性状[d]. 上海:同济大学, 2005.

[2] vesic a b. beams on elastic subgrade and the winkler's hypothesis[j]. icsmfe, paris, 1961.

[3] broms, b. the lateral resistance of piles in cohesive soils[j]. journal of the soil mechanics and foudations division. 1964a(s2):27-63.