大直径超长桩承载力影响因素数值分析.pdf

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1、104低温建筑技术2013年第lO期(总第184期)大直径超长桩承载力影响因素数值分析胥稳，侯玉宾，朱瑞田(河海大学地球科学与工程学院。南京210098)【摘要】为了解大直径超长单桩的承载性状，利用大型有限元分析软件ABAQUS，对大直径超长单桩的承载性状进行仿真分析。主要分析了桩长、桩径、土体变形模量、土体黏聚力和摩阻系数对大直径超长桩的荷载一沉降曲线的影响规律。研究得出：桩径、桩长、土体变形模量和摩阻系数的增加可以提高大直径超长单桩的承载力，而土体黏聚力对大直径超长桩的承载力影响不大。【关键词】大直径超长单桩；承载力；荷载一沉降曲线【中图分类号】TU473．1【文献标识码】

2、B【文章编号】1001—6864(2013)10—0104—02近几年来，随着大型港口、桥梁等向大、重、深方向的发展，其基础的承载力要求越来越高，因此大直径超长桩以其强大的承载能力被广泛的应用工程中。一般认为桩长大于50m为超长桩，大直径则是指桩径不小500ram。目前，大直径超长桩的承载性能和荷载传递规律逐渐成为研究的重点，理论法是建立在对普通桩分析的基础上，已取得了一些成果“0J。目前有限单元法被广泛的应用于岩土工程中，大型有限元软件可以很好的模拟不同因素对大直径超长桩承载力图l犋型网格划分的影响。本文中利用大型有限元软件ABAQUS分一些参数以及岩土体的相应参数等。为利用

3、ABAQUS析影响大直径超长桩承载能力的因素，得出一些有实分析大直径超长单桩竖向承载力的影响因素，针对不用意义的结论。同的影响因素采用5种不同工况进行分析，模型中的1单桩与土体相互作用有限元计算模型桩和土体的基本参数见表1。(1)几何模型及材料参数选择。ABAQUS是国表1不同影响因素下大直径超长单桩竖向承载力的工况际上最先进的有限元软件之一，具有丰富的适合岩土工程分析的本构模型。在用ABAQUS建立几何模型工况12345时，土体宽度取为40倍的桩径，土体高度取为2．5倍桩长L／m20，40，6060606060的桩长。在本构模型上，土体采用弹塑性模型，桩身桩径D／m21，2，

4、2．8222选用线弹性模型。桩周土拟采用Molar—Coulombl7模桩身弹性模量点_／GPa3333333333型模拟变形规律。本文收集了Mohr—Coulomb模型参土体变形模量E／MPa60，606030，60。8060数的部分经验值。土体泊松比I，0．32n32320．3232(2)网格划分及接触模拟。为了便于网格划黏聚力C／kPa505010，30，505050分，可以将区域分成几个合适的区域，本文选择四边摩阻系数0．250．250．250．25Q25，n3，n4形单元划分技术为Sweep，将土体和桩的单元类型分别设为CAX4P和CAX4。如图1所示。在模拟接触时(

5、1)桩长的影响。为研究桩长对大直径超长单要在模型中的各个构件上建立表面，并建立接触对，桩竖向承载性能的影响程度，采用工况1中的参数对本文采用主一从(Master—Slave)接触算法。桩体进行有限元仿真分析，得出不同情况下的单桩荷(3)加载和边界条件。在桩体表面施加荷载，载一沉降曲线，如图2所示。并考虑土体的自重，加载过程中模拟桩的静载试验逐从图2中可看出，桩长L=60m时单桩承载力最级加载，荷载直接施加于实体模型上。在设定边界条大，桩长L=20时的单桩承载力的最小，桩长L=40时件中限定土体模型四侧的位移和底部的位移。的单桩承载力介于两者之间，所以其它影响因素不变2大直径超长

6、单桩承载力影响因素时，桩长越长荷载一沉降曲线越平缓，相应的单桩承影响大直径超长单桩承载特性的因素有桩身的载力也越高，而且在相同的荷载作用下桩基沉降量减胥稳等：大直径超长桩承载力影响因素数值分析105Ol2加34加5单桩承载力没有影响。荷载／kN(4)桩周土体变形模量的影响。为研究桩周土体变形模量对大直径超长单桩竖向承载性能的影响巨程度，采用工况4中的参数对桩体进行有限元仿真分析，得出不同情况下的荷载一沉降曲线见图5。避荷载／kN图2不同桩长下荷载一沉降曲线小。因此工程中可以适当增加桩长来提高单桩承载力。，(2)桩径的影响。为研究桩径对大直径超长单桩竖向承载性能的影响程度，采用工

7、况2中的参数对图5不同桩周土体变形模型下荷载一沉降曲线桩体进行有限元仿真分析，得出不同情况下的单桩荷载一沉降曲线，如图3所示。从图5可以看出，在保持其他影响因素不变时，目uv逝蛙桩周土体变形模量从60MPa变化到80MPa时单桩承荷载／kN加012345O载力提高不多，但是桩周土体变形模量从80MPa增加一0．1到120MPa时荷载一沉降曲线斜率变小，在相同荷载目一0．2作用下桩基沉降减小并且单桩承载力提高。所以土一0．3体变形模量越大，荷载一沉降曲线就越平缓，单桩承蜉一04．载力也越高。-