Der Bodenbögen-Effekt ist eine wichtige Grundlage für die theoretische Untersuchung der Pfahl-Boden-Wechselwirkung. Aufgrund der begrenzten Forschung zum Wirkmechanismus des Bodenbögen-Effekts bei rutschfesten Pfählen mit unterschiedlichen Querschnittsformen werden bei der Gestaltung solcher Pfähle meist traditionelle Querschnitte verwendet. Angesichts der Mängel herkömmlicher rechteckiger rutschfester Pfähle bei der Bildung des Bodenbögen-Effekts wird eine trapezförmige Querschnittsform zur Optimierung vorgeschlagen. Basierend auf der Materialmechanik wurde mit dem Spannungsberechnungsmodell für schräge Querschnitte axial belasteter Druckstäbe der Spannungszustand im Druckbereich am Boden des Bodenbogens an der Seitenfläche trapezförmiger Pfähle hergeleitet. In Kombination mit dem Mohr-Coulomb-Stärke-Kriterium wurde die Grenzzugfestigkeit der Seitenfläche des trapezförmigen Pfahls ermittelt. Durch vergleichende Fallanalysen wurde die Grenzzugfestigkeit der Seitenfläche trapezförmiger und rechteckiger Pfähle untersucht, und numerische Simulationen bestätigten die theoretischen und Berechnungsergebnisse. Die Ergebnisse zeigen, dass die Grenzzugfestigkeit trapezförmiger Querschnittspfählen im Vergleich zu rechteckigen Querschnitten deutlich verbessert ist, maximal etwa das 2,5-fache eines rechteckigen Pfahls; unter gleichen Bedingungen sind Bodenverschiebung und Scherverzerrungszunahme zwischen trapezförmigen Pfählen geringer, Spannungskonzentrationen deutlicher, und die trapezförmige Querschnittsform begünstigt die Bildung und Entwicklung des Bodenbögen-Effekts.

Bodenbögen-Effekt; Querschnitt rutschfester Pfähle; trapezförmige rutschfeste Pfähle; numerische Simulation