在竖向荷载作用下桩-土数值模拟与试验验证

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，以模拟两的相互接触界面，利用所建立的桩-土数值模型，通过模型桩模拟分析，证明模拟分析理论与模型试验相一致，本分析方法可望为实际工作提供一种确定单桩承载力方法或配合其它设计方法合理地确定单桩承载力。     

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．     

长螺旋压灌混凝土桩-土相互作用的数值模拟

采用合适的土体屈服准则，通过ANSYS中的接触单元模拟桩-土界面，建立了符合实际的有限元模型，借此对一实际工程中长螺旋桩的QS曲线进行了数值模拟分析，理论值与实测值吻合较好，表明所采用有限元模型的合理性。最后．通过该模型研究了影响单桩沉降量的2个重要因素：长径比和桩土模量比，并对单桩的桩土相互作用机理进行了探讨.     

基于桩土接触作用的复合地基沉降变形数值研究

以桩土复合地基为研究对象,将桩、土、垫层、承台视为一个相互作用的复合地基体系,通过考虑桩土界面接触摩擦作用、土体的非线性特性及系统各个部分的主要作用及其相互影响,采用三维有限元数值分析对复合地基承载变形特性进行系统地分析,模拟桩土界面接触作用,研究分析复合地基沉降变形的组成及影响复合地基变形的因素,得出了一些有益的结论,为复合地基的理论分析及工程设计提供理论依据和借鉴。     

受大面积堆载影响负摩擦桩的Q-S曲线分析

针对在大面积堆载情况下，工程桩部分桩身会因周边土体沉降出现负摩阻力从而改变工程桩的承载特性这一问题，通过对中性点和负摩阻力的分析，提出了从场地工程试验桩Q-S曲线来获得受负摩阻力作用下工程桩的Q-S曲线的方法.采用桩筏有限元软件对工程实例进行了计算分析，验证了该方法的可行性.结果表明，中性点深度的确定是获得负摩擦桩Q-S曲线的关键，不同深度的中性点可以得到不同的Q-S曲线；在相同荷载作用下，中性点深度越深，负摩擦桩越早于正常工作桩屈服，筏板基础的沉降和桩身最大轴力越大.从场地工程试验桩的Q-S曲线来获得受负摩阻力作用下工程桩的Q-S曲线的方法，为大面积堆载下受负摩阻力作用工程桩的承载力设计提供了依据.     

基于ABAQUS软件的单桩静载试验数值模拟

为了分析桩基极限承载力分布传递规律以及研究提高承载力的影响因素,利用ABAUQS有限元分析软件并结合实际工程勘察资料,选择合适的桩土力学参数,对单桩静载试验进行数值模拟。其模拟结果表明:通过合理的选择桩土力学参数,模拟得到的Q~S曲线与现场实测值基本吻合,说明利用ABAQUS有限元分析软件模拟单桩静载试验是可行的。同时分析桩土之间不同摩擦系数μ对承载力的影响情况,摩擦系数μ值对提高单桩极限承载能力是有利的。因此,摩擦型桩基极限承载力主要靠桩侧摩阻力从桩顶传递到桩端;轴向力传递自上而下逐渐减少;桩土相互作用变化也是提高桩极限承载力的手段。     

基于功能互等定律的单桩承载力计算

根据竖向受荷时桩-土体系的荷载传递规律,在荷载传递法的基础上,利用功能互等定律推导出一套单桩承载力的计算公式.结合郓城水岸新都住宅小区桩基工程的单桩承载力计算,将计算所得Q-S曲线与现场静荷载试验实测数据所得Q-S曲线进行对比,证明该算法简单实用,可以很好地反演现场静载试验,且能保证计算的合理性和可靠性,对工程实践有一定的借鉴和指导意义.     

基于内聚力模型的FRP复合桩水平承载性能数值分析

为了研究不同包裹方式和不同纤维材料的FRP复合桩（普通钢筋混凝土桩身包裹FRP布）水平承载性能以及FRP布-桩身界面黏结性能对FRP复合桩水平承载性能的影响,利用有限元软件,建立考虑FRP布-桩身黏结性能的FRP复合桩内聚力模型,并与试验结果和传统数值模拟结果相对比。结果表明：FRP复合桩的水平承载性能随着包裹层数的增加而提高,不同布材中CFRP布对FRP复合桩的水平承载性能提高效果较BFRP布和GFRP布的更优;随着FRP布-桩身黏结强度增大,桩顶水平位移逐渐减小,相同截面处的弯矩也随之减小;与传统数值模拟结果相比,考虑FRP布-混凝土界面黏结性能的内聚力模型结果与试验结果更加吻合,且误差范围更小,验证了该有限元模型的正确性。研究结果可为FRP复合桩的水平承载力设计提供参考。     

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。     

挤扩支盘桩承载特性的FLAC3D模拟

利用岩土三维数值模拟软件FLAC3D对挤扩成型支盘灌注桩的承载特性进行模拟分析,通过与实际测桩曲线的对比,证明模拟较为成功.阐释了该桩的承载特性,并对破坏形式进行分析,指出了下部承力盘承载力发挥的滞后性,为工程应用提供了依据.     

桩土联合工作性状的研究——三维等厚度接触单元模型

根据桩侧土的剪切非线性性质,推导了桩 土三维等厚度接触单元的单元刚度矩阵,并以工程实际的层状地基为例,研究讨论了在竖向荷载作用下桩长、桩端土层压缩模量及桩体弹性模量等因素对此等厚度接触单元工作性状的影响.结果表明,所提出的接触单元能够很好地模拟在竖向荷载作用下桩与桩侧土体之间滑移破坏的发展情况.     

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。     

冻土中桩破坏模式的试验研究

根据模型试验得到的Ｑ－Ｓ曲线,对在竖向荷载作用下冻土中的等截面竖直桩和锥形桩的破坏模式进行了初步探讨,得出了均质冻土中等截面竖直桩的Ｑ－Ｓ曲线呈陡降型,正常情况下存在明显的“台阶”,其承载力主要受冻结强度所控制;而锥形桩破坏过程缓慢,极限状态下呈“塑性破坏”特征的结论。此外,还对影响破坏模式的机理进行了分析。     

动载下冻土区温度变化对桩基受力影响数值分析

为了研究温度变化对冻土区桩基础在地震荷载下特性的影响本文运用MIDAS/GTS有限元数值分析软件讨论了地震作用下不同温度对单桩基础受力性能的影响,并通过数值计算得出不同模型状况下的特征值、相对位移和弯矩曲线,并与实际值进行对比分析。结果表明,地震下温度升高会使桩基础反应变大,桩基础更容易失稳破坏。     

竖向荷载作用下单桩工作性能模拟分析

为了分析单桩的工作性能，采用非线性水平有限层单元模拟桩周围土体，假定其竖向变形沿径向按指数函数变化，考虑沿径向的剪切作用及在竖向的压缩作用建立其刚度矩阵，以非线性的接触面单元模拟桩土界面的力学性能，以修正桩底土刚度的办法模拟极端阻力的非线性性能，这样建立的模拟分析方法能够较真实地反映单桩－土体系的工作性能，按此模拟分析方法模拟某工程大直径桩原型试验获得令人满意的结果。     

嵌岩灌注桩荷载-沉降特性的数值仿真分析

通过使用ANSYS中的PLANE42、CONTACT171和与之配套的TARGET169单元建立嵌岩灌注桩和土的相互作用二维模型,得到不同荷载作用下的桩顶沉降量并画出模拟所得到Q-S曲线.经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明该理论可靠、方法简单,且具有较好的实用性.计算得到的Q-S曲线与实测的曲线非常吻合.