群桩复合地基工作特性的有限元、无限元耦合分析

以九桩CFG桩复合地基为例,采用桩和近域土体用有限元分析,桩土之间加设接触面单元来模拟桩土之间的相对沉降,远域土体采用无限单元来模拟,混凝土单元和无限单元采用弹性分析,近域土体采用Duncan-zhang模型(E-U模型)来模拟九桩群桩复合地基的工作机理进行了系统的分析。     

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。     

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     

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。     

桩土接触数值模拟试验

用数值分析方法模拟桩土共同作用时自重荷载步的施加将使土体产生变形,而实际工程中,土体自重作用产生的变形早已完成,故两者之问存在一定差异.通过设置接触单元来模拟桩土之间的共同作用,并利用ANSYS中的荷载步来实现扣除土体自重应力引起的变形,对桩土进行3D有限元模拟.数值分析结果与现场实测值的比较表明,在桩土接触模拟中通过荷载步的方法考虑土体自重应力是可行的.还通过分析不同荷载步作用下桩土之间的相互挤压力分布和桩侧摩阻力分布,指出了桩端附近桩侧土体存在的"拱效应"显著减小了该处作用于桩侧的水平土压力和桩侧摩阻力.     

基于耦合模型的地下隧道抗震分析研究

在考虑了土与结构的相互作用的基础上,采用耦合模型来模拟土体的分层性、非线性以及土体和钢筋混凝土之间的滑移、拉裂、嵌入以及土体的半无限边界条件。文中首先阐述了接触元建立的方法以及单元刚度矩阵的积分方法;由于无限远处的土场位移、地震作用力皆为零,计算中对该单元刚度矩阵的形式不同于四节点等参元,文中推导了平行无限元的单元刚度矩阵方,并介绍了无限元单元刚度矩阵组装原理。通过对一双洞口矩形截面隧道的地震反应进行分析,为地下结构的抗震设计提供参考意见。     

基坑开挖精细模拟

针对基坑开挖卸荷时土体的特殊应力应变关系,降水边界和桩土接触变化,提出了精细模拟方案:即利用HS模型来模拟基坑开挖卸荷情况下应力应变关系;考虑基坑侧降水对地表沉降的影响;在围护桩和土体之间施加Goodman接触面来模拟桩土间的滑移错位。对实例采用5种工况进行分析,并与实测结果相比较,结果证明该方法的正确性。     

毛竹复合土钉墙数值分析

本文采用非线性有限元法探讨软土深基坑毛竹复合土钉墙支护机理。数值模拟采用ABAQUS三维非线性有限元软件和实体单元(取代传统的结构单元)来模拟毛竹土钉与土体的相互作用,土体采用莫尔-库仑理想弹塑性模型,基坑的变形分析采用在此软件平台上二次开发能反映基坑开挖卸载的邓肯-张E-B模型,模型参数采用三轴加、卸载应力路径试验值或经验值。毛竹土钉按张拉破坏的弹性材料进行模拟,坡脚毛竹排桩等效为连续板桩来模拟。数值模拟预测结果与现场实测结果吻合较好,表明三维非线性有限元法对毛竹复合土钉墙的变形预测具有定量计算精度,可用于动态指导基坑开挖、支护设计和施工。     

基于有限元方法的单桩极限承载力静载实验分析

本文结合工程实例，利用ANSYS有限元分析工具，建立实体几何模型，进行桩基静载实验的数值模拟。该方法采用Drucker-Prager模型确定土体本构关系，在桩土之间设置无厚度接触单元，作为桩土界面的处理方式。结果表明，通过合理地设定计算参数，桩基静载实验p-s曲线实测值和计算值高度一致。分析结果对桩土模拟及设计有重要参考价值。     

基于三维耦合有限-无限单元的深基坑变形分析

采用无限元模拟远场区域土体、有限元模拟临近基坑土体,提出深基坑开挖分析的有限元-无限元边界耦合分析方法,建立了三维耦合有限-无限单元的深基坑开挖模型,分析了支撑杆轴力变化与围护墙体的变形。并验证了无限元与有限元耦合分析的合理性。     

有限元、组合条元与映射无穷元联合应用研究

提出了将有限元、组合条元与映射无穷元联合应用求解无限域问题的思想 .首先介绍 6种映射无穷元的位移模式和坐标映射关系 ;然后基于联合应用组合条元的要求 ,提出了一种新型单元—组合映射无穷元 ,并建立了相应的公式 ;编制了计算程序 ,经过算例分析证明了有限元、组合条元与映射无穷元联合应用方法的正确性和有效性     

有限元-无限元耦合分析软弱层桩基沉降与变形

采用无限元模拟远场区域土体、有限元模拟临近建筑物的土体,建立深厚软弱地基基础分析的无限元与有限元边界耦合分析方法,分析了深厚软弱地基上桩基础的沉降及变形形态,以及沉降对桩侧摩阻力的分布影响,并验证了无限元和有限元耦合分析的合理性。     

桩-土-筏片体系的数值与半数值三维非线性分析模型

本文首次建立了一个分析桩-土-筏片体系共同作用的三维非线性有限元、棱柱元综合计算模型.主要特点是:1.引入“广义位移”概念以减少基本未知量的数目;2.由实验e-p曲线直接反映土壤的非线性性质;3.对分层分片的复杂地质条件,任意布柱形式均方便适用;4.建立无界元以考虑远场土的影响;5.用中厚板、深梁理论建立筏片刚度矩阵;6.利用分块迭代法对Winkler地基板的解进行逐步修正,以逼近桩-土地基板的真解;7.可在指定位移条件下求解,以研究与邻近建筑沉降差的影响.     

软土基坑工程数值模拟研究

基于将基坑支持问题简化为平面应变问题，土体为分层均匀、各向同性的弹粘塑性连续体和Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服准则及相关联的流动法则假定，作者采用粘弹塑性模型模拟了土的弹塑性和流变性，用有限元模拟基坑实际开挖全过程，对具体工程进行计算，讨论了上的流变参数。     

Numerical analysis of a shaking table test on dynamic structure‐soil‐structure interaction under earthquake excitations

Structure‐soil‐structure interaction (SSSI) phenomena under earthquake excitations are investigated in this paper. Based on the results of the shaking table test, this work presents a 3‐dimensional finite element numerical simulation method using ANSYS software. In the simulation, an equivalent linear model is assumed for soil behavior, and contact elements are adopted to consider the nonlinearity state of the interface between foundation and surrounding soil. In addition, constrained equations are added to manage the uncoordinated degrees of freedom. By comparing the results of the finite element analysis with data obtained from the shaking table test, the dynamic response of the shaking table test can be simulated properly. Finally, the dynamic response of adjacent structures considering the SSSI effect is analyzed. The results show that with increased excitation, contact pressure, strain amplitude, and pile slip increase, whereas the peak acceleration magnification coefficient decreases. These results are significant for studying the effect of SSSI on seismic responses of structures.     

岩土随机场空间离散的综合法

基于岩土工程中土性复杂性、空间性和边界无限元特性,提出一种三维随机场离散的综合法,对地基建立随机有限元—无限元耦合模型进行基础沉降计算分析,结果表明该法更切实际。