钙质砂中静力触探试验的大变形有限元模拟（英文）

静力触探试验(CPT)被广泛用于确定无黏性土的力学性质,现有研究集中在普通石英砂,由CPT贯入阻力推测钙质砂强度特性的成果很少。钙质砂的峰值内摩擦角一般高于石英砂,内摩擦角和剪胀角随应变的变化也不同于石英砂。采用任意拉格朗日欧拉公式的大变形有限元方法,模拟石英砂和钙质砂中CPT的完整贯入过程,有效避免了锥尖周围的网格扭曲。引入修正摩尔-库伦模型描述石英砂和钙质砂强度发挥与塑性剪应变的关系,由弯曲元和三轴排水试验确定本构模型参数。数值模拟得到的锥尖贯入阻力与离心机试验结果吻合,表明建立的数值模型能够模拟钙质砂中的CPT试验。     

考虑土体剪胀的静压单桩挤土效应

在大型通用软件ANSYS平台上对静力压桩的连续贯入的全过程进行有限元模拟，给出了土体剪胀对挤土位移及应力的影响规律。利用位移贯入法使桩体贯入，考虑了弹塑性本构关系、自重应力场、大变形和桩-土滑动摩擦等复杂问题，更符合静力压桩的实际，具有仿真效果。     

打桩对周边土体扰动效应的数值模拟

基于大型通用软件Abaqus的平台,对饱和土中的打桩效应进行有限元分析。通过圆柱孔扩张的位移边界条件法对桩周土的应力状态和位移状态进行了详细的分析,并讨论了数值模拟过程中土的参数对隆起的影响。数值模拟过程中考虑了大变形、土自重应力和动摩阻力等因素,能够较为真实的反映打桩过程中桩周土体的应力状态。     

砂土中桩循环打入过程大变形数值模拟

深入认识桩打入过程引起的桩周土体应力场变化对准确计算打入桩的竖向承载力十分重要。在有限元分析软件ABAQUS中采用大变形任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法以及状态相关莫尔-库仑砂土本构模型，模拟了室内标准模型槽试验，得到了桩循环打入过程中桩周砂土全阶段的应力变化规律，并重点分析了径向应力，验证了桩侧砂土应力水平的h/R效应（h为测点与桩尖竖向距离，向上为正；R为桩半径），获得了应力与桩尖和桩中心线相对位置的分布规律。数值模拟结果与室内模型试验实测结果较一致，验证了数值模拟方法的可靠性；有效补充了试验中难以测量的近桩侧区域的应力分布数据，可为打入桩的承载力设计理论和设计方法研究提供依据。     

静压桩挤土效应数值模拟分析

静压桩由于是预制桩,桩身质量可靠,价格相对较低,同时又具有无噪音、无振动、无冲击力、施工应力小等优点而得到了广泛的应用,但静压桩属于排土置换桩,在沉桩贯入过程中产生的挤土效应对周边环境造成了不利影响。本文根据静压桩的实际情况,采用位移贯入法和Mohr-Coulomb屈服准则,考虑了土体的剪胀性质、土体的大变形、桩土界面摩擦系数、土体初始应力场影响的情况下,建立了符合工程实际的二维轴对称有限元模型,详细地模拟了静压单桩施工过程,得出了静压桩在沉桩过程中的位移场和沉桩完成时的位移场和应力场。     

静压桩连续贯入机理的数值仿真

结合有限元软件ABAQUS在处理大变形、接触非线性上的独特优势,采用位移贯入法和Mohr-Coulomb屈服准则,考虑了土体的弹塑性本构关系、接触面类型、土体初始应力场的影响等,建立静压桩连续贯入土体的有限元模型,探讨了沉桩过程中的桩周土体的应力与变形的分布特征,实现了静压桩的连续贯入过程,明确了沉桩过程中的挤土效应,得到了贯入过程中侧摩阻力及贯入阻力随深度变化规律,并将实测值与模拟值对比分析,结果相吻合。研究成果可为工程实践提供借鉴与参考。     

挤密砂桩处理饱和淤泥软土路基的有限元模拟计算分析

近年来随着岩土领域通用有限元数值模拟分析的发展与普及,设计过程中使用数值分析逐渐成为可能。以东南沿海地区某道路工程实例为背景,采用MIDAS GTS NX软件建立了砂桩-淤泥复合地基有限元模型,对模型进行了固结分析模拟计算,得到了地基位移变形、超孔隙水压力和桩土应力比等指标和变化规律,可为工程实际应用提供一定参考意义。     

软土场地管桩桩周超孔隙压力有限元模拟

为了研究软土场地管桩桩周超孔隙的压力分布,本文采用有限元分析方法,将沉桩过程简化,模拟得到不同贯入深度时桩周超孔隙压力的分布情况。分析结果表明,经典圆孔扩张理论的解析解不能准确描述桩周土的变形、应力及超孔隙压力;二元地层中沉桩导致的超孔隙压力主要分布在软土底层处;边界条件、施工工况影响超孔隙压力大小及空间分布。     

饱和砂土中直群桩动力响应离心机振动台试验与简化数值模型研究

饱和砂土液化场地高承台直群桩及土体横向动力响应分析一直是岩土工程抗震的热点和难点。针对这一问题,设计制作饱和砂土液化场地的2×2直群桩模型,进行离心机振动台试验,分析液化场地群桩–土动力响应规律。在此基础上,基于ABAQUS有限元软件平台,通过引入砂土液化大变形本构模型,采用有限元网格自适应调整技术克服大变形畸变问题,建立可液化场地群桩基础静动耦合非线性相互作用的二维有限元模型进行数值模拟分析,并用试验结果进行验证。结果表明:峰值加速度0.3 g正弦波工况下离心机振动台试验饱和砂土地基液化速度非常快,直群桩基础承台加速度与土中加速度放大峰值均不会超过输入波峰值,地基液化后承台加速度便开始衰减;饱和砂土地基超静孔隙水压力发展直接影响加速度响应,土体液化直接导致加速度衰减;数值模拟加速度结果与试验的加速度动力响应特性相符合,但量值上有区别,将数值模拟结果进行一定比例缩小后与试验结果基本吻合;数值模拟超静孔隙水压力与超静孔压比与试验结果基本一致,数值模拟显示浅层土较深层土液化明显;数值模拟的承台位移相较于试验偏保守。     

刚柔性基础下复合地基桩土应力比的对比试验研究

桩土应力比是复合地基承载性能中的重要技术指标,基础刚度及桩体变形刚度是影响复合地基桩土应力比的关键因素之一.本文通过现场试验研究对比分析了刚性基础与柔性基础条件下,长短桩复合地基的桩土应力比的变化规律,总结了基础刚度及桩体变形刚度对复合地基桩土应力比的影响规律,对实际工程中有效提高复合地基桩土应力比、降低地基沉降变形具有理论和工程指导意义.     

嵌岩支护桩力学性状分析

运用有限元软件ABAQUS对基坑开挖过程中嵌岩支护桩的受力和变形进行了模拟分析,获得了桩体剪力、弯矩和变形规律,并通过工程案例实际监测值与数值计算结果对比,证明数值计算方法和计算结果基本符合实际。     

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。     

桥基参数对承台和桩及土的影响分析

通过ABAQUS程序建立三维非线性有限元模型,分析了在不同承台厚度、不同桩身弹性模量、不同土体变形模量等参数作用下对承台中心处总沉降、桩土荷载分担比、土中附加应力等基础的工作性状的影响,得出了相应的变化规律,为实际工程中复合桩基的设计提供指导,使设计更加经济合理。     

压桩过程中静压桩挤土位移的动态模拟和 实测对比研究

 圆孔扩张法及应变路径法由于土体的大变形和桩土界面摩擦接触问题而难以模拟动态的压桩过程,数值模拟法能够考虑到土体的本构关系、大变形和桩土的相互作用等诸多因素的影响,因而在静压桩挤土效应方面得到了广泛的应用。采用合适的土体屈服准则及有限变形理论,通过在桩土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了能够实现动态压桩过程的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的水平及竖向挤土位移场,讨论了动态压桩过程对沉桩挤土位移场的影响,并和现场实测进行了对比。研究结果表明,挤土位移场动态模拟结果与实测值相一致,且能反映土性的变化情况;在动态压桩过程中,水平向的挤土位移随着压桩深度的增加而增大,竖向挤土位移随着压桩深度的增加浅层土体表现为隆起增加,而深层土体表现为下沉量增加。挤土位移的最大值与压桩深度存在滞后效应,因此在压桩过程中要给以足够的重视。     

A decoupled Arbitrary Lagrangian-Eulerian method for large deformation analysis of saturated sand

In the finite element analysis, large deformation caused by saturated sand liquefaction may lead to numerical problems owing to mesh distortion. Based on the soil–water two-phase mixing theory, the governing equations of the two-phase mixture are derived in the study. Using the operator splitting technique and the decoupled Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) frame, a decoupled ALE Finite Element Method is developed to solve the numerical problems caused by the possible mesh distortion in the liquefaction large deformation analysis. The method is applied to one-dimensional consolidation analysis and dynamic liquefaction large deformation analysis of an embankment. The results show that the method can keep the deformed mesh in a healthy state and ensure the accuracy of the numerical solutions in large deformation analysis.     

基于ABAQUS的特殊双排桩支护结构三维有限元模拟

由于支护空间受到限制等原因,工程中出现了只有后排桩挡土的特殊双排桩支护结构,和前后排间有土体的一般双排桩支护结构明显不同。为了探讨特殊双排桩的支护效应,运用大型有限元软件ABAQUS对其进行模拟分析,详细说明了使用ABAQUS模拟双排桩支护基坑开挖的关键步骤,并给出地应力平衡的相关原理。通过对实际工程的模拟,得知一般双排桩与特殊双排桩的内力分布及变形特征基本呈相反形式,相同条件下,一般双排桩的支护效果要优于特殊双排桩。笔者分析了特殊双排桩支护结构内力分布及变形的空间效应,并提出优化靠近坑角处支护结构设计的措施。     

贯入双层土中的混凝土管桩桩模与土体作用研究

采用ABAQUS有限元法模拟了混凝土管桩桩模贯入试验过程中贯入阻力的变化规律和桩周土体的水平位移,通过试验数据与计算结果的对比,验证了采用有限元法模拟桩模贯入过程的适用性。在此基础上,探讨了桩模贯入深度、上层土体厚度、桩径、土体强度和桩土摩擦系数在桩模贯入过程中,对桩周土体水平位移和桩模贯入阻力的影响。结果表明：桩周土体水平位移与土体径向位置、桩径关系紧密,并得到了桩周土体水平位移与土体径向位置、桩径之间的关系式;上层土体厚度、桩径和桩土摩擦系数对桩模贯入阻力影响较大,总结了桩模贯入阻力与上层土体厚度、桩径和桩土摩擦系数之间的关系式。最后采用土体附加水平应力云图解释了贯入深度对桩周土体水平位移的影响;桩模贯入上软下硬土层时,桩周土体最大水平位移出现在上层软土中,计算结果可为现浇混凝土管桩在施工设计和桩土相互作用分析提供参考依据。     

Seismic evaluation of soil–foundation–superstructure system considering geometry and material nonlinearities of both soils and structures

In this paper, in order to increase the accuracy of numerical simulations using finite element methods related to soil–structure interaction problems, the influence of the geometric and material nonlinearities of structures was carefully investigated. By introducing proper models dealing with the geometric and material nonlinearities of structures, the authors have proposed a numerical method for the modeling of the nonlinearity of soils that have been carefully investigated in past research, and also for the modeling of structures based on finite deformation schemes. The accuracy of the numerical analysis related to the structures was firstly verified with an Abaqus (2008) calculation. The calculation was conducted with a program named DBLEAVES (Ye, 2007, Ye, 2011). Furthermore, 2D soil–water coupled dynamic analyses, in the finite deformation schemes of both soils and structures, were conducted on a soil-group pile foundation–superstructure system to investigate the seismic behavior of an elevated bridge during a major earthquake, in which strong nonlinear behavior of geometry and material are expected for both the soils and the structures. The applicability of the proposed numerical method to soil–structure interaction problems encountered in many fields of geotechnical and structural engineering was carefully checked. The main purpose of the research is to propose a numerical method by which it is possible to describe the soil–structure interaction problems with a level of accuracy that can satisfy the needs of both the geotechnical and structural engineering fields.     

复合土钉墙的有限元分析

采用同济大学编制的有限元软件分析了复合土钉墙的变形、受力状态,得出复合土钉墙变形与土钉墙变形有很大不同,水泥搅拌桩的存在改变了土钉力的分布,但其破裂面仍然为圆弧滑动破裂面,采用该有限元法进行工程实际设计是合理的。     

Research on vertical bearing capacity of inclined pile in soft soil foundation

在软土地区，由于土方开挖引起桩侧土压力不平衡，或由于基坑支护结构变形过大，常导致已施工的工程桩产生侧移，成为斜桩。结合珠海市某工程项目，利用有限元程序模拟土方开挖过程桩侧不平衡土压力对桩受力和变形的影响，分析桩侧移、倾斜的原因。结果表明，施工阶段桩的侧移与桩侧土层性状及分布厚度密切相关，也与桩的直径、配筋相关。在此基础上，对斜桩在使用阶段的受力及变形情况进行分析，指出桩顶水平约束对桩的受力性状以及竖向承载力会产生很大的影响。选取典型斜桩进行现场静荷载试验，与有限元模拟分析的结果进行对比验证，试验结果与有限元模拟分析的结果基本吻合。