汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析和優(yōu)化

劉為，薛克敏，李萍，等

摘要：目的：汽車輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一，對(duì)汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前國(guó)內(nèi)對(duì)汽車零部件的輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)從主要依靠經(jīng)驗(yàn)逐漸發(fā)展到應(yīng)用有限元方法進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和分析階段。本文中針對(duì)某型號(hào)輕型貨車后驅(qū)動(dòng)橋殼建立了基于ANSYS 的參數(shù)化有限元模型，進(jìn)行靜力分析、模態(tài)分析、疲勞分析以及輕量化目標(biāo)設(shè)計(jì)。方法：在ANSYS Design Modeler 中建立參數(shù)化模型，導(dǎo)入ANSYS Workbench 后劃分網(wǎng)格，施加載荷和約束，在最大垂向力工況下對(duì)后驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行靜力分析，得到橋殼的應(yīng)力和位移分布規(guī)律。對(duì)橋殼進(jìn)行模態(tài)分析得到橋殼1～5 階固有振動(dòng)頻率。根據(jù)橋殼材料常數(shù)繪制應(yīng)力壽命曲線，把應(yīng)力壽命曲線輸入到ANSYS Workbench 中進(jìn)行疲勞壽命分析，得到橋殼疲勞壽命和安全系數(shù)。根據(jù)橋殼生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)和管材壁厚的規(guī)格，選取5、5.75、6.5、7.25 和8 mm 5 個(gè)壁厚設(shè)計(jì)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)ANSYS Workbench 優(yōu)化得到響應(yīng)曲面。響應(yīng)曲面主要用于直觀觀察輸入?yún)?shù)的影響，通過(guò)圖表形式動(dòng)態(tài)顯示輸入與輸出參數(shù)的關(guān)系。對(duì)優(yōu)化后的橋殼進(jìn)行有限元分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果的可靠性。有限元分析是進(jìn)行模態(tài)和疲勞壽命分析，試驗(yàn)是依據(jù)QC/T533—1999《汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)方法》，采用型號(hào)為ZDH-QK-PL 的橋殼疲勞試驗(yàn)機(jī)，對(duì)優(yōu)化后橋殼進(jìn)行垂直彎曲疲勞試驗(yàn)。結(jié)果：應(yīng)力集中出現(xiàn)在約束處，最大應(yīng)力為193.21 MPa，應(yīng)力較大區(qū)域位于板簧座和中間凸包之間的過(guò)渡區(qū)域，但都遠(yuǎn)小于材料的屈服應(yīng)力（345 MPa），其他區(qū)域應(yīng)力較小。從等效位移分布云圖可以看出，等效位移較大區(qū)域出現(xiàn)在兩板簧座之間區(qū)域，最大變形量為1.245 mm，由于輪距為1.6 m，每1 m輪距變形量為0.778 mm，遠(yuǎn)小于1.5 mm，橋殼滿足強(qiáng)度和剛度要求。通過(guò)模態(tài)分析得到的固有頻率遠(yuǎn)大于工作頻率，橋殼不會(huì)產(chǎn)生共振破壞。通過(guò)計(jì)算得到橋殼的最低壽命約為778.65 萬(wàn)次，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)壽命。計(jì)算出橋殼最低安全系數(shù)為1.2869，大于1，因此橋殼是安全的，符合橋殼臺(tái)架試驗(yàn)的規(guī)定。經(jīng)過(guò)ANSYS 分析計(jì)算，圓整得壁厚x＝5 mm 時(shí)，橋殼在滿足要求的前提下質(zhì)量最輕。優(yōu)化后橋殼固有頻率大于其工作頻率，不會(huì)引起共振危險(xiǎn)。優(yōu)化后橋殼的疲勞壽命最低為131.7 萬(wàn)次，安全系數(shù)為1.0382，相比優(yōu)化前有所降低，但仍然符合橋殼臺(tái)架試驗(yàn)有關(guān)規(guī)定，滿足使用性能要求。在不改變橋殼使用性能的前提下，優(yōu)化前橋殼質(zhì)量為73.053 kg，優(yōu)化后減少到59.909 kg，輕量化效果較明顯。結(jié)論：采用有限元分析軟件ANSYS Workbench 對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核及模態(tài)分析，計(jì)算結(jié)果表明橋殼具有足夠的強(qiáng)度和剛度。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行疲勞壽命分析，找出了驅(qū)動(dòng)橋殼潛在的危險(xiǎn)位置。利用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化方法對(duì)橋殼進(jìn)行優(yōu)化，橋殼質(zhì)量降低了21.9%，輕量化效果明顯，節(jié)約了材料，結(jié)構(gòu)更加合理。本文關(guān)于汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的輕量化設(shè)計(jì)可為企業(yè)生產(chǎn)起到一定的指導(dǎo)作用。

來(lái)源出版物：汽車工程, 2012, 34(6): 523-527

入選年份：2017

獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車穩(wěn)定性的滑模變結(jié)構(gòu)控制

林程，彭春雷，曹萬(wàn)科

摘要：目的：雙電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車兩側(cè)電機(jī)的驅(qū)、制動(dòng)力獨(dú)立可控，有助于改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。采用高階滑模變結(jié)構(gòu)控制器，分別設(shè)計(jì)了以質(zhì)心側(cè)偏角、橫擺角速度以及兩者聯(lián)合為控制變量的穩(wěn)定性控制策略，分析不同控制策略對(duì)穩(wěn)定性控制的影響。方法：在研究獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車動(dòng)力學(xué)與穩(wěn)定性特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用MATLAB/Simulink 建立了包括電機(jī)、車輪、“魔術(shù)公式”輪胎模型、任意路徑下的單點(diǎn)預(yù)瞄駕駛員模型在內(nèi)的“人—車”閉環(huán)整車動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)。穩(wěn)定性分析中控制模型采用2 自由度參考模型，控制方法采用既考慮控制變量誤差又考慮誤差變化率的高階滑?？刂破?，分別設(shè)計(jì)了以兩側(cè)電機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度與質(zhì)心側(cè)偏角聯(lián)合為控制變量的3 種等速趨近滑模變結(jié)構(gòu)控制器，并利用整車動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)進(jìn)行了3 種控制策略穩(wěn)定性控制效果分析。結(jié)果：利用國(guó)標(biāo)中的蛇行試驗(yàn)進(jìn)行3 種控制策略穩(wěn)定性控制效果分析，3 種SMC 控制均能使車輛按照預(yù)定軌跡行駛，使車輛的側(cè)向軌跡保持能力增強(qiáng)，同時(shí)有效地改善了質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度的狀態(tài)；車輛無(wú)論從何處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，最終都會(huì)收斂到控制系統(tǒng)的滑模面上，使系統(tǒng)保持穩(wěn)定；在彎道上行駛，不進(jìn)行主動(dòng)控制時(shí)，兩側(cè)電機(jī)采用等轉(zhuǎn)矩控制方式，而且為了克服彎道行駛阻力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩不斷變化，進(jìn)行主動(dòng)控制時(shí)，主動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的偏差程度進(jìn)行判斷，調(diào)整兩側(cè)電機(jī)的驅(qū)、制動(dòng)力產(chǎn)生橫擺力矩提高車輛的穩(wěn)定性。結(jié)論：同不進(jìn)行穩(wěn)定性控制相比，利用雙電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車兩側(cè)電機(jī)的驅(qū)、制動(dòng)力進(jìn)行穩(wěn)定性控制時(shí)，采用以質(zhì)心側(cè)偏角、橫擺角速度以及兩者聯(lián)合為控制變量的穩(wěn)定性控制策略時(shí)，均可有效提高汽車的操縱穩(wěn)定性，而聯(lián)合控制的效果更好。雙電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車兩側(cè)電機(jī)的驅(qū)、制動(dòng)力獨(dú)立可控，有助于改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。采用高階滑模變結(jié)構(gòu)控制器，分別設(shè)計(jì)了以質(zhì)心側(cè)偏角、橫擺角速度以及兩者聯(lián)合為控制變量的穩(wěn)定性控制策略，分析不同控制策略對(duì)穩(wěn)定性控制的影響。

來(lái)源出版物：汽車工程, 2015, 37(2): 132-138

入選年份：2017

車輛跟馳行為建模的回顧與展望

王殿海，金盛

摘要：目的：車輛跟馳行為是最基本的微觀駕駛行為，描述了在限制超車的單車道上行駛車隊(duì)中相鄰兩車之間的相互作用。跟馳模型是運(yùn)用動(dòng)力學(xué)的方法來(lái)研究前導(dǎo)車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化所引起的跟馳車的相應(yīng)行為，通過(guò)分析各車輛逐一跟馳的方式來(lái)理解單車道交通流特性，從而在駕駛員微觀行為與交通流宏觀現(xiàn)象之間架起一座橋梁。跟馳模型在微觀交通仿真、通行能力分析、自巡航控制、交通安全評(píng)價(jià)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。正因?yàn)楦Y模型如此重要，60年來(lái)，吸引了交通工程學(xué)、心理學(xué)、物理學(xué)、系統(tǒng)工程、自動(dòng)控制、車輛工程等諸多領(lǐng)域的學(xué)者深入這一領(lǐng)域，取得了許多富有重要意義的研究成果。車輛跟馳理論已經(jīng)成為道路交通流理論的核心內(nèi)容之一。方法：論文系統(tǒng)地回顧了車輛跟馳理論的發(fā)展脈絡(luò)，總結(jié)跟馳行為研究中所采用的各種理論方法。從交通工程和統(tǒng)計(jì)物理的角度來(lái)分析跟馳行為建模的思想體系，對(duì)各種不同的模型進(jìn)行系統(tǒng)分類，綜述各類模型的建模思路、模型結(jié)構(gòu)以及參數(shù)標(biāo)定過(guò)程，并展望這一研究領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)果：跟馳行為的建模思想分為交通工程角度和統(tǒng)計(jì)物理角度兩大類，交通工程角度的跟馳模型側(cè)重于對(duì)駕駛員微觀行為的描述，以達(dá)到精確地?cái)M合實(shí)際駕駛數(shù)據(jù)的目的；而統(tǒng)計(jì)物理角度的跟馳模型側(cè)重于描述宏觀交通特性，通過(guò)簡(jiǎn)單的模型對(duì)微觀駕駛行為進(jìn)行描述，以此來(lái)展現(xiàn)復(fù)雜的交通流動(dòng)力學(xué)特性。根據(jù)建模思想的不同，交通工程角度的跟馳模型分為刺激—反應(yīng)類模型、安全距離類模型、生理—心理類模型和人工智能類模型。刺激—反應(yīng)類模型和安全距離類模型將人—車系統(tǒng)作為統(tǒng)一體，采用精確的運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)公式描述車輛運(yùn)行軌跡，在交通仿真和智能車輛等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。生理-心理類模型和人工智能類模型更加考慮對(duì)駕駛員心理反應(yīng)特性的描述與建模，模型中更多地體現(xiàn)了跟馳行為中人的因素。統(tǒng)計(jì)物理角度的跟馳模型分為優(yōu)化速度類模型、智能駕駛模型和元胞自動(dòng)機(jī)模型。按照統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的觀點(diǎn)，車輛被作為自驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)離平衡的相互作用粒子。通過(guò)對(duì)模型的理論分析和計(jì)算機(jī)仿真不僅能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行深入的理解，還能幫助更好地理解觀察到的實(shí)際交通流的復(fù)雜現(xiàn)象（相變，亞穩(wěn)態(tài)、遲滯現(xiàn)象、時(shí)走時(shí)停等）。結(jié)論：經(jīng)過(guò)60 多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外形成了上百種重要的跟馳模型，這些模型的建模思想與理論體系、模型結(jié)構(gòu)、參數(shù)標(biāo)定結(jié)果等都不盡相同，其適用條件也必然不同，對(duì)各種不同模型的綜合評(píng)價(jià)就顯得尤為困難。由于跟馳行為與駕駛員的生理特性、駕駛習(xí)慣、文化差異等社會(huì)因素密切相關(guān)，且車輛性能和道路交通條件的不斷變化也很大程度上影響著跟馳行為特性。這些因素都使得模型的適用性受到很大的挑戰(zhàn)，不同時(shí)期、不同國(guó)家與地區(qū)之間的數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果都存在著很大的差異性，對(duì)模型的有效性評(píng)價(jià)是制約跟馳行為模型發(fā)展的重要因素。跟馳行為建模研究的終極目標(biāo)是使得模型能夠同時(shí)在微觀和宏觀水平上與現(xiàn)實(shí)交通特性相吻合。跟馳模型的研究即需要考慮駕駛員復(fù)雜的多目標(biāo)決策過(guò)程，通過(guò)模型結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性；又需要提高數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，設(shè)計(jì)合理的參數(shù)標(biāo)定方法。因此，未來(lái)跟馳行為的建模研究需要著重考慮多種理論方法的交叉融合、微觀行為與宏觀現(xiàn)象的統(tǒng)一、模型的專門化與綜合化、更多地考慮人的因素以及統(tǒng)一的參數(shù)標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題。

來(lái)源出版物：中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2012, 25(1): 115-127

入選年份：2017

山嶺隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)的集對(duì)分析方法

曹文貴，張永杰，翟友成，等

摘要：目的：隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)分析是確保隧道工程安全建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，由于隧道工程風(fēng)險(xiǎn)因素具有明顯的不確定性，因此將不確定性分析理論引入隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有良好的適用性。本文引入集對(duì)分析理論和群組決策方法建立出山嶺隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)的集對(duì)分析方法，以期使隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)分析更具合理性和可操作性。方法：首先在深入研究山嶺隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)影響因素基礎(chǔ)上，確定出主要影響因素，并建立了隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)的二級(jí)綜合評(píng)價(jià)模型，其包含6 個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和19 個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)；然后，針對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)確定與不確定性信息并存的特點(diǎn)，引入集對(duì)分析理論，建立出聯(lián)系度評(píng)價(jià)矩陣，從同一、差異和對(duì)立3 個(gè)方面全面刻畫被評(píng)價(jià)指標(biāo)與各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的同一對(duì)立程度，并在此基礎(chǔ)上建立山嶺隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)二級(jí)綜合評(píng)價(jià)計(jì)算模型；同時(shí)，考慮到各評(píng)價(jià)指標(biāo)重要程度的不確定性、專家認(rèn)知的局限性以及專家可信度的差異性，建立基于群組決策不確定型層次分析的權(quán)重確定方法，進(jìn)而最終建立出山嶺隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)的集對(duì)分析方法。結(jié)果：將本文方法應(yīng)用于關(guān)口埡隧道右洞YK73＋900～YK73＋970 段進(jìn)行塌方風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得評(píng)價(jià)結(jié)果向量為[0, 0.2139, 0.8351, 1.8740, 0.4726]，根據(jù)最大集對(duì)勢(shì)原則可判斷隧道右洞YK73＋900～YK73＋970段塌方風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為4 級(jí)，其屬于高風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則必須采取風(fēng)險(xiǎn)處理措施降低風(fēng)險(xiǎn)方可接受，而且還需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和建立預(yù)警措施。在實(shí)際工程中，2004年5月25日右洞YK73＋942～YK73＋945 左側(cè)頂部偏左3 m位置出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象，并且在5月29日出現(xiàn)塌方，此后塌方范圍不斷擴(kuò)大至YK73＋922～YK73＋958，長(zhǎng)約36 m，塌方體積約8800 m3，屬于大型塌方，后通過(guò)地表注漿加固、超前小導(dǎo)管預(yù)注漿等處理措施才使得該塌方段得以較好的處置，由此可知，該段隧道塌方的風(fēng)險(xiǎn)比較高，而且采取有效地處理措施能夠降低至可接受范圍，因此該段隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)屬于4 級(jí)，這與本文分析結(jié)果一致。為進(jìn)一步論證本文方法的合理性和可操作性，與文獻(xiàn)中的模糊層次分析方法評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。采用該文獻(xiàn)方法計(jì)算得最終隸屬度向量為C＝[0.1734, 0.4222, 0.4303, 0.3921, 0.2065]，根據(jù)最大隸屬度原則得風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為3 級(jí)，這與工程實(shí)際并不一致，而且屬于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為2 級(jí)、3 級(jí)和4 級(jí)（隸屬度分別為0.4222、0.4303 和0.3921）的隸屬度非常接近，這讓決策者難以抉擇。結(jié)論：集對(duì)分析理論能夠描述隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)因素更為一般的不確定性特征，并將評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定性信息和不確定性信息分開(kāi)表述，則可以將隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)作為一個(gè)確定又不確定的同異反系統(tǒng)進(jìn)行辯證分析和數(shù)學(xué)處理，從而可提高隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)不確定性問(wèn)題研究的科學(xué)性和可靠性。建立基于群組決策的不確定型層次分析方法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，既能體現(xiàn)決策過(guò)程所具有的不確定性，也能充分利用專家群體的智慧和經(jīng)驗(yàn)，并能反映專家的可信度。

來(lái)源出版物：中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2012, 25(2): 90-99

入選年份：2017

塑料套管混凝土樁單樁承載特性研究

陳永輝，陳龍，齊昌廣，等

摘要：目的：塑料套管現(xiàn)澆混凝土樁（簡(jiǎn)稱TC 樁）是一種新型微型樁復(fù)合地基處理技術(shù)，具有外帶塑料套管、樁的打設(shè)與混凝土分開(kāi)等特點(diǎn)，具有成樁質(zhì)量可靠、樁長(zhǎng)易檢測(cè)、混凝土無(wú)充盈、不會(huì)擠土斷樁、在低填土情況下土拱更易形成和施工快速方便等優(yōu)點(diǎn)，在超軟土、腐蝕性等特殊的軟基路基工程中具有一定的優(yōu)勢(shì)。但目前關(guān)于TC 樁單樁承載力的研究均遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程應(yīng)用。本文利用室內(nèi)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的手段，研究TC 樁的單樁承載特性，并在上述基礎(chǔ)上探索TC 樁的適用計(jì)算方法。方法：室內(nèi)試驗(yàn)主要是進(jìn)行多組不同標(biāo)號(hào)混凝土試驗(yàn)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)。混凝土試樣分為有塑料套管和無(wú)塑料套管2 種，養(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行軸向受壓對(duì)比試驗(yàn)，探究混凝土試樣外側(cè)有無(wú)塑料套管對(duì)TC 樁豎向承載的影響?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是指在浙江省某高速公路軟基段工程中進(jìn)行數(shù)根TC 樁的靜載荷試驗(yàn)，以TC 樁樁尖形式作為唯一變量，利用Q-s 曲線闡述其承載特性。此外，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其中兩根TC樁的樁身軸力傳遞規(guī)律、側(cè)摩阻力變化規(guī)律進(jìn)行分析。最后結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和Fleming 推薦的樁端土的壓縮量經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，考慮樁體彈性模量折減系數(shù)，提出TC 樁的單樁沉降量計(jì)算的簡(jiǎn)化方法；假定TC 樁樁側(cè)土壓力的變化應(yīng)介于主動(dòng)和被動(dòng)土壓力之間，建立飽和正常固結(jié)的地基土中TC 樁的主動(dòng)側(cè)摩阻力和被動(dòng)側(cè)摩阻力的計(jì)算公式，建立了TC 樁的單樁沉降計(jì)算方法。結(jié)果：根據(jù)室內(nèi)混凝土試樣的軸向受壓對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于塑料套管的側(cè)向約束作用，有塑料套管的試樣抗壓強(qiáng)度大于無(wú)塑料套管的試樣，其提高值可達(dá)23%～38%。通過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的Q-s 曲線，發(fā)現(xiàn)TC 樁樁尖形式的不同，對(duì)樁端沉降和樁體的極限承載力影響很大，樁尖直徑為26 cm 圓形樁尖的單樁靜載試驗(yàn)的極限承載力最大，其次是30 cm 圓形樁尖、方形樁尖以及十字形樁尖。對(duì)比分析兩根TC 樁不同深度下的軸力變化曲線，樁身軸力傳遞規(guī)律概括如下：相同深度下樁身軸力隨上部荷載呈線性增加；在相同荷載下，軸力衰減速度不同，在不同的土層中以不同的速率減?。涣硗?，在上部荷載較小時(shí)（初級(jí)荷載），樁端阻力已得到發(fā)揮。隨著荷載不斷增加，樁體的沉降不斷增加導(dǎo)致了樁周土側(cè)摩阻力的發(fā)揮，樁身軸力逐漸轉(zhuǎn)移到側(cè)摩阻力上。樁側(cè)摩阻力發(fā)揮順序?yàn)閺纳贤轮饾u發(fā)揮，最終沿樁深呈兩頭小中間大的態(tài)勢(shì)，最大側(cè)摩阻力發(fā)生在2/5～4/5 樁深范圍內(nèi)。所建立的TC 樁單樁沉降簡(jiǎn)化公式計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的差值為1.5～9.8 mm，并通過(guò)反算確定TC 樁的壓縮模量的折減系數(shù)在0.7～0.8 之間。計(jì)算的側(cè)摩阻力與實(shí)測(cè)值的對(duì)比表明，TC 樁端附近的側(cè)摩阻力存在明顯的弱化效應(yīng)。深入分析上述試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)造成各樁體承載力不同的原因可能為：① 不同形狀的樁尖在打設(shè)時(shí)擠土擴(kuò)孔有差異，十字形樁尖擴(kuò)孔嚴(yán)重，周圍土體回?cái)D不完全，與套管接觸不緊密，側(cè)摩阻力得不到充分發(fā)揮，故其承載力最小；② 方形樁尖無(wú)側(cè)摩阻作用，而對(duì)圓形樁尖來(lái)說(shuō)，由于樁尖的側(cè)摩阻力和塑料套管的側(cè)向約束作用以及較大的外表面積，導(dǎo)致了其側(cè)摩阻力增加。樁身軸力衰減速度與樁周土的性質(zhì)有關(guān)，具體表現(xiàn)在周圍土體對(duì)樁體產(chǎn)生的側(cè)摩阻力發(fā)揮情況；側(cè)摩阻力的發(fā)揮取決于樁周土體的回?cái)D和樁土間的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，但不同深度處側(cè)摩阻的增幅不一。結(jié)論：針對(duì)TC 樁的承載特性研究較少，本文建立飽和正常固結(jié)的地基土中TC 樁的主動(dòng)側(cè)摩阻力和被動(dòng)側(cè)摩阻力的計(jì)算公式，建立了TC 樁的單樁沉降計(jì)算方法。并將其與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，所得理論值與實(shí)測(cè)值相吻合。

來(lái)源出版物：中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2012, 25(3): 51-58

入選年份：2017