基于ANSYS的桩土效应分析

运用ANSYS中的接触单元分析了桩土效应问题,其中采用实体单元模拟桩基础,用接触单元模拟桩基础和土体的作用,并且考虑土体的负摩阻力,分析桩基础在水平荷载和竖向荷载作用下的桩端位移、桩端应力及随着埋深的桩基应变.     

复杂荷载作用下单桩的三维有限元分析

为了解复杂荷载作用下单桩的工作性状,通过数值方法对承受竖向和水平组合荷载以及倾斜荷载作用下的模型桩进行了三维有限元数值模拟与分析.在分析过程中,采用修正Cam-clay模型以模拟土体的非线性,而桩-土接触面则设置了接触单元来考虑桩与土的滑移和开裂.对桩周土分别采用弹性和修正Cam-clay模型计算了桩顶荷载-沉降曲线,分析了不同计算模型对计算结果的影响.通过不同荷载组合作用分析了水平荷载对竖向承载桩的沉降、竖向荷载及偏心竖向荷载对水平承载桩的水平位移以及倾斜荷载的倾角对桩顶的沉降、水平位移和桩身挠度的影响,获得了一些对工程设计与计算有参考价值的结论.     

竖向受荷桩的桩-土接触面简化模型

将桩-土接触面由一个理想弹塑性的切向弹簧简化为一层薄壁单元,通过理论分析的方法,在Desai薄层单元法的基础上进行改进,考虑桩径与薄壁单元厚度对单元参数的影响,给出一种弹簧切向刚度与薄壁单元剪切刚度的换算式.数值模拟结果表明,该模型在薄壁单元厚度和桩径在一定范围内变化时模拟结果稳定,其竖向位移分布规律与接触面弹簧模拟结果非常相似;通过改变薄壁单元的强度参数,可以模拟桩-土接触面的强度性质,从而能够较合理地预测桩-土接触面在竖向荷载作用下的变形性状.     

既有竖向荷载对承台桩水平承载特性影响的PIV试验研究

为研究既有竖向荷载下承台桩的水平承载特性,进行了2组PIV模型试验,分析了不同竖向荷载对承台桩的水平位移量、桩身弯矩及桩周土体位移场的影响规律,研究了竖向荷载对承台桩下桩土作用的影响机理。试验结果表明：在同一水平荷载下,桩顶既有竖向荷载有利于减小桩身水平位移,削弱水平荷载引起的桩身弯矩;在水平加载过程中,桩土作用的主要区域为桩周土体的中上部区域,桩顶竖向荷载的施加会调动桩侧土体,形成更大的土体扰动区;竖向荷载引起的土体密实化效应会降低桩身的水平位移和弯矩,提高承台桩的水平承载力;同时这一密实现象也降低了桩侧土体的隆起量与塌陷面积。     

带承台单桩竖向承载变形特性数值分析

基于无厚度的接触面单元模拟桩-土之间的非线性接触特性,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型描述土的非线性特征。桩取为弹性,对带承台单桩进行了三维弹塑性有限元分析,得到了桩顶沉降、桩身轴力、桩周侧摩阻力、桩土荷载分担比等变化情况,基本反映了桩-土的实际工作性状。     

移动荷载作用下桩承式加筋路堤的动力特性

为了研究桩承式加筋路堤在移动荷载作用下的特性,采用FLAC 3D软件建立了移动荷载作用下道路的三维动力流固耦合分析模型,对桩承式加筋路堤和天然路堤在移动荷载作用下的竖向变形、桩土应力比、超孔隙水压力、加速度等进行了对比分析,并研究了不同轴载对路堤竖向变形的影响.分析结果表明:移动荷载作用下,桩承式加筋路堤通过桩体土拱效应和格栅张拉膜效应的联合作用,其路面竖向变形、桩土应力比、超孔隙水压力、加速度均比天然路堤的结果明显减小;随着轴载的增加,桩承式加筋路堤路面竖向变形不断增大.     

考虑桩土接触特性的群桩P-S曲线的数值分析

在回顾和总结桩土接触界面无厚度Goodman单元法的基础上，针对竖向受力承载群桩的工作特性，推导给出三维8结点无厚度接触界面单元刚度矩阵，通过选用不同的刚度系数来模拟桩土的相互作用特性．利用所建立的桩土数值模型对群桩的P-5曲线进行了数值模拟分析和预测，探讨群桩工作机理及群桩效应．     

桩侧桩端注浆超长桩侧摩阻力增长规律试验

目的 研究后注浆长桩侧摩阻力的变化规律,以提高竖向荷载作用下的侧摩阻力及竖向承载力机理.方法 结合某工程后注浆超长灌注桩的现场静载荷试验,应用BOTDR光纤测量技术,试验研究了复式后注浆超长灌注桩在竖向荷载作用下,桩身应变随逐级加载过程的发展规律,分析总结桩侧桩端注浆超长桩在竖向荷载作用下侧摩阻力的提高机制及基桩竖向承载力的提高机理.结果 在粉质黏土及砂土土层中,后注浆灌注桩在竖向荷载作用下,桩侧摩阻力的发挥水平与竖向加载之间呈现较为严重的非线性关系,表现较为复杂.结论 光纤技术用于桩基检测时必须注意成孔施工及后注浆施工工艺和技术参数对试验数据处理的影响问题,检测结果为后注浆桩基工程的工程应用提供了现场试验资料.     

素混凝土桩复合地基在水平荷载作用下的工作性能

目的为了研究素混凝土桩复合地基在水平荷载作用下的工作性能.方法采用模型试验,测定了不同褥垫层厚度、不同上部荷载等情况下,增强体水平位移和褥垫层水平破坏荷载.结果当竖向压力为200 kPa时,随着桩身入土深度的增加,桩身水平变形在逐渐减小,桩底位移与水平加载方向相反;随着褥垫层厚度增加,桩身水平位移减小;当褥垫层厚度为200 mm时,桩身水平位移随竖向荷载的增加而减小.结论水平荷载作用下,褥垫层厚度和上部荷载是影响增强体水平位移的主要因素之一.当褥垫层达到破坏荷载时,上部结构在褥垫层处产生滑移,据此初步建立了上部结构在滑移状态下的计算模型.     

CFG桩复合地基的特性研究

阐述了CFG桩复合地基的变形模式和桩的侧阻分布特征,推导了下卧层为文克勒地基及桩—土的相互作用下CFG桩复合地基的沉降和桩土应力比的计算公式,并讨论了桩土应力比随桩长、桩间距和桩间土模量等因素变化的规律,计算结果表明,在竖向荷载作用下,桩土应力比随桩长的增大而增大,随桩间土的土体模量和桩间距的增大而减小.最后结合实例验证了本文所推导公式的合理性.     

桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏的数值分析

根据桩与桩侧土的非线性剪切特征，采用接触单元来模拟桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏，运用虚位移原理推导了桩-土三维等厚度接触元的单元刚度矩阵，较好地模拟桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏。既考虑了剪力的传递，又考虑了相对位移，同时也研究了桩长、桩体弹性模量和桩径对桩轴力分布的变化规律的影响。通过实例计算，分析得到一些有益的结果：增加桩长可减少桩的端阻力；对于短桩，提高桩体弹模，虽然能提高桩体刚度，但对提高桩端阻力的影响较小；而对于超长桩，增大桩体弹性模量能增大桩轴力；不管短桩还是长桩，随着桩径的增加，桩轴力都在减少．实例表明，采用适当的桩长、桩径可充分发挥桩的作用。同时也表明了该方法的有效性和正确性。     

采用三维罚单元对桩基沉降的研究

为了研究桩在荷载作用下的几何特性、物理特性和层状土及其物理特性对桩基沉降的影响,选用模拟承台与桩土连接条件的罚单元,考虑承台与桩土的特性,运用虚位移原理推导了承台与桩-土的罚单元刚度矩阵,利用编制的三维有限元程序,分析得出在竖向荷载作用下,承台与桩体、土体之间存在着变形协调条件,用三维罚单元可以模拟承台与桩土之间连接问题的情况;增加桩体弹模,可有效减少桩基的沉降;与桩长相比,桩径的变化对桩基的沉降影响更大,对于控制沉降更为有效;在考虑土的层状特性的基础上,土的压缩模量变化对桩基沉降有一定的影响,可降低桩与土体滑移破坏的突然性;与土的内聚力相比,内摩擦角对沉降有更大的影响.     

高频振动打桩对邻近基桩影响分析

为解决在城市里桩基施工引起的环境问题,国外开发并推广应用了高频液压振动锤技术。通过有限元软件Abaqus对高频振动打桩对邻近桩基影响进行模拟。模拟中桩轴线处建立半径为1mm的管,管土接触设为光滑,打桩时土管分离,桩随着管向下贯入,形成打入桩和周围土体之间的接触关系。打入桩和圆管采用刚体模拟,土体单元则采用摩尔库伦本构模型,建立高频打桩的三维模型,很好的实现高频液压振动沉桩整个过程的数值分析。贯入模拟过程表明打入桩桩尖深度处有应力集中现象;离打入桩越远,受到的影响越小。且分析表明高频振动打桩对邻近桩基的影响很小。     

Numeric simulation analysis of load-settlement relation of pile in layer foundation

The modern technique of pile foundation can con-struct the pile with a fewmeters diameter and tens me-ters in length.The bearing capacity of a single pile canreach to tens of thousands of kN.Therefore,it is veryimportant to simulate and analyze the integrated processof load-settlement relation of pile.However,because ofthe complexity of the soil layer around the pile and thecertain elastic deformation of pile shaft,itincludes verycomplicated pile-soil interaction.Thus,it’s quite diffi-cult t…     

黄河中下游冲积平原深长桩桩侧极限摩阻力研究

对于黄河中下游冲积平原砂性土层深长桩桩侧极限摩阻力问题,根据该地区的地质特性、采用有限元软件ABAQUS对大量不同参数的深长桩进行了建模分析,结果表明:桩顶荷载与桩侧摩阻力近似呈线性关系,桩长、桩径、桩-土界面条件、桩周土的力学性质等对桩侧摩阻力影响程度不同.根据有限元计算结果推导出了砂性土层深长桩桩侧极限摩阻力的计算公式,用其对工程实例进行验算,并将计算结果与静载试验实测结果进行了对比,二者吻合较好,说明有限元建模方法、参数设置及结论可靠,计算公式较准确.该研究可为该地区深长桩的优化设计提供参考.     

Time-dependent lateral response of pile embedded in elasto-plastic soil

A two-dimensional (2D) finite element analysis was carried out to assess the time-dependent behavior of single vertical pile embedded in elasto-plastic soil. The finite element analyses were carried out using the linear elastic model for the structure of the pile, while the Mohr-Coulomb model was used for representing the soil behavior surrounding the pile. The study includes cohesionless and cohesive soil to assess the lateral response of pile in the two types of soil. The whole geotechnical model is suitable for problem of piles to determine the design quantities such as lateral deformation, lateral soil stress and its variation with time. The model is verified based on the results of published cases and there is good comparison between the results of published case and the present simulation model. It is found that, the pile in cohesionless soil has more resistance in the rapid loading and less one in the long term loading. On the other hand, the pile in cohesive soil shows opposite behavior.     

桩-土界面的数值模拟与单桩Q-S曲线的数值分析

回顾和总结了平面接触问题经典无厚度Goodman界面单元法的主导思想,针对竖向受力承载单桩的Q-S曲线数值分析模型给出了一种轴对称等参无厚度界面元,以模拟两者的相互接触界面。利用所建立的桩-土数值模型对一实际工程的大直径承载桩的Q-S实测曲线进行了数值模拟分析和预测,并且利用数值实验技术对不同接触条件下的单桩Q-S曲线特征进行了数值分析,获得了一些有益的结论。     

大直径等截面桩与扩底桩的承载特性研究

基于荷载传递法和广义双曲线函数,建立了大直径扩底桩的单桩解析模型。利用ABAQUS软件建立等截面桩与扩底桩的有限元分析模型,土体用Mohr-Coulomb本构模型,桩体采用弹性模型,在桩土接触面间设立接触对。分析了桩底沉渣、扩底高度和扩底直径对大直径等截面桩与扩底桩承载特性的影响,得出桩身轴力、桩侧阻力和桩顶沉降等变化规律。结果表明,扩底桩可明显提高承载力并减小桩顶沉降;工程应用中应尽量减少桩底沉渣厚度。     

土钉桩抗拔承载性能试验与仿真分析研究

土钉桩复合结构是一种新型桩。为了探求土钉桩结构的抗拔承载性能,本研究进行了模型桩现场抗拔试验,并采用了三维有限元数值仿真技术,分析研究了土钉桩结构的抗拔性能,验证了数值仿真结果的可靠性。Goodman接触面单元用来模拟桩和土之间的接触,梁单元用来模拟土钉。基于弹塑性理论建立了土的应力应变关系。采用ANSYS分析了桩-土钉-土之间的相互作用问题。与裸桩进行对比,试验结果和数值结果都表明土钉桩结构具有很好的抗拔承载性能。本文研究为这种新型桩在今后的设计和应用具有一定的现实指导意义。