竖直荷载下群桩受力变形特性弹塑性分析

群桩作为桩基的一种主要形式 ,其受力变形特性的研究一直受到人们的重视。过去的研究主要是通过实验方法和理论分析来进行的。本文用有限元进行近域土和桩的分析 ,对远域土采用无限单元 ,在桩土接触面引入 Goodman接触面单元 ,从而用有限元——接触面单元——无限元的耦合方法将群桩和土体作为一个整体进行弹塑性分析。分析中用修正剑桥模型进行近域土体的模拟 ,对桩土接触面及远域土体进行非线性分析。分析结果表明 ,本文的分析与实测基本吻合 ,说明本文的耦合方法能对群桩的受力变形特性进行较好的模拟     

竖直荷载下群桩受力变形特性弹塑性分析

群桩作为桩基的一种主要形式,其受力变形特性的研究一直受到人们的重视。过去的研究主要是通过实验方法和理论分析来进行的,本文用有限元进行近域土和桩的分析,对远域土采用无限单位,在桩土接触面引入Goodman接触面单元,从而用有限元-接触面单元-无限元的耦合方法将群桩和土体作为一个整体进行弹塑性分析,分析中用修正检桥模型进行近域土体的模拟,对桩土接触面及远域土体进行非线性分析。分析结果表明,本文的分析与实测基本吻合,说明本文的耦合方法能对群桩的受力变形特性进行较好的模拟。     

损伤模型接触面单元在有限元计算分析中的应用

简要介绍了接触面损伤模型 ,推导了接触面单元的有限元格式 ,编制了平面和轴对称问题有限元计算程序 ,对土与结构相互作用问题进行了有限元分析。对单个接触面单元进行了有限元计算 ,与损伤模型理论解比较 ,验证了计算程序的正确性。对不同边界约束条件的土工织物拉拔试验和桩土相互作用问题进行有限元计算 ,对接触面非线性模型和损伤模型的计算结果进行比较。计算结果表明 ,损伤模型能够反映土与结构物接触面剪切过程中的应变软化和剪胀特性 ,较非线性弹性模型接触面单元有显著的优越性 ;土体与结构物刚度、边界约束等条件对土与结构相互作用有明显的影响 ,这些影响在桩基础、加筋土与周围土体相互作用等问题的研究中必须加以考虑。     

水平荷载下群桩前后土抗力分布的数值分析

群桩基础是土木工程中主要的基础形式之一，利用由竖直桩组成的群桩基础来承受水平荷载已经十分广泛，桩前桩后土抗力分布特性是水平荷载下群桩受力变形特性的一个重要组成部分，过去的研究主要是通过实验方法和理论分析来进行的，本文用空间20节点有限元进行近域土和桩的分析，对远域土采用空间12点节无限单元，在桩土接融面引入空间16节点接触面单元，从而用有限元－接触面单元－无限元的耦和方法将群桩和土体作为一个整体进行弹塑性分析，分析中用修正剑桥模型进行近域土体的模拟，对桩土接触面及远域上体进行非线性分析，分析结果表明，本文的分析能较好的揭示水平荷载下群桩桩前、桩后土抗力的分布特征。     

筏板–桩–土相互作用的三维弹塑性有限元分析

通过无厚度的接触面单元模拟筏板–桩–土之间的非线性接触特性，同时采用Drucker-Prager弹塑性本构模型描述土的非线性特性，对桩筏基础进行了三维弹塑性有限元分析，得到了筏板–桩–土接触表面上法向应力和摩擦应力的分布以及桩周土体塑性变形发展情况。在此基础上，对筏形基础中筏板和桩的承载力分担比进行了分析。计算结果表明，随外荷载的增大，桩的承载力分担比增大，筏板的承载力分担比减小，但两者的变化幅度不大。     

刚性桩复合地基的非线性有限元数值分析

对于刚性桩复合地基,分别采用Duncan-Chang双曲线非线性弹性模型与Druck-er-Prager弹塑性模型,同时采用接触面单元考虑桩与土之间及垫层与桩之间界面上所可能发生的滑移和刺入等非线性接触特性,在大型有限元分析软件ABAQUS的框架下通过二次开发,建立了有限元计算模型,通过数值计算,对于地基沉降、桩土应力比、桩体刺入垫层量、地基沉降随时间的变化特性进行了对比分析,以此讨论了刚性桩复合地基的工作性能,为刚性桩复合地基的设计提供参考依据.     

桩筏基础相互作用非线性简化分析

提出一种桩筏基础相互作用的简化分析方法。对筏板和土体的接触面进行单元离散,在单桩弹塑性分析的基础上,分析了桩–桩、桩–土、土–土的相互作用关系。推导了桩土体系的刚度矩阵,得到刚性筏板群桩基础的竖向荷载沉降关系,桩的轴力沿深度的分布和桩、筏板各自分担的荷载。无需对桩和土体沿深度方向进行单元离散,简化了计算过程。由于考虑了土体的非均匀性和桩土相互作用的非线性特性,计算模型更好地反映了土体的实际性状。与有限元、边界元计算值以及实际工程实测值进行对比分析,验证了本文方法的正确性,并可应用于实际工程问题的分析。     

群桩-厚筏板基础的设计与分析

提出了一种群桩中单桩非线性刚度的计算模型.即将筏板下的桩、土看成弹簧作用在筏板上,在对厚筏板有限元计算时采用三维退化层合单元,得到了桩-土-筏共同作用的有限元简化计算方法,对群桩-厚筏板基础进行了计算和分析,可用以指导设计.     

水平荷载下群桩前后土抗力分布的数值分析

群桩基础是土木工程中主要的基础形式之一。利用由竖直桩组成的群桩基础来承受水平荷载已经十分广泛 ,桩前桩后土抗力分布特性是水平荷载下群桩受力变形特性的一个重要组成部分 ,过去的研究主要是通过实验方法和理论分析来进行的。本文用空间 2 0节点有限元进行近域土和桩的分析 ,对远域土采用空间 1 2节点无限单元 ,在桩土接融面引入空间1 6节点接触面单元 ,从而用有限元 -接触面单元 -无限元的耦和方法将群桩和土体作为一个整体进行弹塑性分析。分析中用修正剑桥模型进行近域土体的模拟 ,对桩土接触面及远域土体进行非线性分析。分析结果表明 ,本文的分析能较好的揭示水平荷载下群桩桩前、桩后土抗力的分布特性     

筏板-桩-土相互作用的三维弹塑性有限元分析

通过无厚度的接触面单元模拟筏板–桩–土之间的非线性接触特性,同时采用Drucker-Prager弹塑性本构模型描述土的非线性特性,对桩筏基础进行了三维弹塑性有限元分析,得到了筏板–桩–土接触表面上法向应力和摩擦应力的分布以及桩周土体塑性变形发展情况。在此基础上,对筏形基础中筏板和桩的承载力分担比进行了分析。计算结果表明,随外荷载的增大,桩的承载力分担比增大,筏板的承载力分担比减小,但两者的变化幅度不大。     

软基桩侧负摩阻力弹塑性分析及几个关键问题

文中基于桩土共同作用机理,考虑桩土体接触面效应,建立了软土地基桩侧表面负摩阻力三维弹塑性有限元分析模型。在此基础上,重点模拟分析了某典型软土地基土体特性、桩土接触面参数、土体结构性及堆载等因素对负摩阻力的影响规律。最后,对未来关于负摩阻力研究仍亟需解决的几个关键问题等进行了初步探讨。研究成果和分析思路可为类似条件下桩侧负摩阻力的计算和施工提供有益的参考。     

A simplified method for the determination of vertically loaded pile-soil interface parameters in layered soil based on FLAC<Superscript>3D</Superscript>

The numerical analysis of pile-soil interaction commonly requires a lot of trial works to determine the interface parameters and the accuracy cannot be ensured normally. Considering this, this paper first conducts a sensitivity analysis to figure out the influence of interface parameters on the bearing behavior of a single pile in sand. Then, a simplified method for the determination of pile-soil interface parameters in layered soil is proposed based on the parameter studies. Finally, a filed loading test is used for the validation of the simplified method, and the calculated results agree well with the monitoring data. In general, the simplified method proposed in this paper works with higher accuracy and consumes less time compared with the traditional trial works, especially on the determinations of interfacial cohesive and interfacial friction angle.     

基于广义协调变形的直桩弹塑性分析

考虑桩土作用界面存在虚拟剪切带,基于Mindlin位移解,用广义协调变形方程建立桩与土之间的协调方程。假设桩身为完全弹性,桩土界面为双曲线模型,建立方程组,采用有限差分方法求解。较好的模拟了桩土界面的相对滑移,对传统的桩土相互作用偏大做出了合理的解释。分析了多个工程实例,计算结果与实测结果比较一致。     

无限连续层土介质与桩的动力相互作用

本文对桩-土相互作用问题中的层土效应分析采用原始的无限连续分层介质模型,以避免目前各种人工有限边界的影响,可更好地反映动力相互作用的内在机理。文中采用的半解析无限元方法能较好地实现这一模拟,所需计算工作量较少,适用于需进行桩土分析的工程。     

桩土界面接触单元的研究与应用

为解决桥梁群桩基础在上部荷载作用下桩土界面的接触问题,根据接触非线性理论和桩土不同物理力学特性的特点,首先推导反映桩土界面滑移的刚度矩阵,然后提出处理滑移变形的均匀化方法。采用ABAQUS软件的用户子程序接口,编制桩土界面接触单元,可以描述接触在循环荷载作用下的塑性应变增长和残余相对位移,在荷载水平分量作用下的界面脱开现象,以及接触刚度的非线性增长与衰减特性。这样,桩土界面的一些重要特性可以通过有限元的方法得以体现。     

复杂地基中桩基承载机理计算研究

探讨了复杂地基中的单桩承载性能，分析比较了目前应用于桩基分析计算中的各种弹性理论法的适用性及局限性，建立了一套更接近实际的桩土体系模型，提出了一种新的计算分析复杂地基模型的桩基础计算分析方法——广义弹性理论法。     

MARC分析桩筏基础简化模型

以MSC.MARC软件为平台,应用VISUAL FORTRAN 6.5语言开发了桩土相互作用的非线性弹簧程序。该程序能够考虑多种因素的影响,对不同土层中桩与土之间的相对位移关系进行非线性模拟,并通过计算与单桩静载试验P-s曲线相对比,进行参数优化,利用MARC2005新增加的TABLE功能实现非线性弹簧的嵌入,对群桩和筏板耦合分析。分析通过非线性弹簧考虑多种因素对桩土间相互作用的影响,采用这种简化模型能够有效地对实际工程中大型桩筏系统进行非线性有限元分析。工程实例表明,该方法是可靠和有效的。     

大型土与结构相互作用恒刚度直剪试验装置研究

已有的土与结构接触面室内剪切试验多集中在恒荷载和恒位移加载条件下接触面力学特性的研究,而预制桩基础沉桩过程中桩土界面受力条件与恒刚度加载类似,即桩土界面法向应力随桩周土体法向位移是动态变化的。针对目前黏性土中桩土界面大型恒刚度的试验手段比较缺乏,自主设计研制了一种大型恒刚度直剪仪用于桩土界面力学特性的测试。该直剪仪考虑了桩周土体变形特点,剪切过程中桩土界面接触面面积始终保持不变,能够准确模拟桩土界面剪切试验;采用弹簧组加载系统和数控电机控制系统,法向可提供恒刚度边界条件,水平切向可按位移控制,能够实现桩土界面上直线和循环剪切的加载路径。试验结果表明:该直剪仪能够很好地再现黏性土中桩土界面在恒刚度加载条件下直线剪切的力学响应,为静压桩沉桩过程的桩土界面力学特性的研究提供了基础。     

基于数字图像法的桩-土接触面特性试验研究

桩与土接触面的力学特性是桩-土共同作用研究中的一个重要课题。利用基于数字图像的非接触光学测量方法,通过室内模型试验,对密实砂土中桩-土接触面上荷载传递特性、剪切位移场及剪应变场分布规律进行研究。结果表明:密砂中单桩桩侧摩阻力与沉降关系呈软化型,桩侧摩阻力达到极限值所需桩身沉降约为桩横截面边长的3%。桩周土体剪切滑动区发生在有限范围的土体中,最大剪应变首先出现在桩顶及桩底附近土体中,而后向桩身中部发展,在极限荷载条件下,最大剪应变沿桩身呈"两头大中间小"的分布形式。试验结果为合理建立桩-土接触面模型和相关数值计算提供有益的参考。     

某深水港岸坡桩基码头设计方案有限元分析

岸坡码头中高承台桩基,其受力特点复杂,是一个典型的被动桩与岸坡相互作用问题。本文采用有限元数值模拟计算,研究了高承台桩基和岸坡土层共同作用的应力和变形,而且进行了多断面的方案比较研究,计算结果很好的反映出了高承台桩基受力变形特点。进而总结出高承台桩桩土共同作用变形的几点规律。