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《西安地区单桩桩土相互作用数值模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第25卷第3期长安大学学报(地球科学版)Vol.25No.32003年9月JournalofChanganUniversity(EarthScienceEdition)Sep.2003西安地区单桩桩土相互作用数值模拟分析112魏静,王建华,李永林(1.天津大学岩土工程研究所,天津300072;2.呼和浩特赛罕区水务局,内蒙古呼和浩特010020)[摘要]随着计算机技术和数值方法的不断发展和完善,使有限元法得到越来越多的应用。根据西安地区原型摩擦桩的地层特点和土性条件,运用有限元基础理论,利用相应的边界条件与假设条件,建立单桩数学模型。通过模型研究了单桩的沉降特性与土共同作用的
2、影响因素,对西安地区单桩桩土相互作用机理进行了探讨。[关键词]有限元法;摩擦桩;桩土作用;西安[中图分类号]TU473.1;TU475[文献标识码]A[文章编号]1007-9955(2003)03-0063-04[作者简介]魏静(1973-),女,河北沧州人,讲师,博士研究生,现从事土体固结与渗流研究工作。外荷载通过桩基传到地基深部是桩-土系统相注桩静载荷原位测试为基础,结合计算机三维有限互作用的过程,桩基受力变形在很大程度上取决于元数值分析,得出单桩与土的共同作用特点。岩土的特性。以前对桩基础的沉降预测是以经验数据和简化的一维固结方法为依据的,单桩的荷载分1黄土
3、地基中钻孔灌注桩原型试验配是按静力平衡和弹性理论来计算。由于计算技术的发展,对桩土耦合问题的处理方法很多,如传递函在黄土地基中进行钻孔灌注桩工程性状的研数法、弹性理论法、有限元法和剪切位移法等,各有究,是结合场地单桩竖向静载荷试验进行的。该场其优缺点。传递函数法能较好反映桩侧土的层状非地地形南高北低,地面标高429.09~432.67m。地均质性和非线性,因而在单桩分析中广泛应用,但没貌单元属渭河南岸级阶地。地层由近代人工填有考虑桩的连续性。弹性理论法用单一的模量参数土、第四纪全新世黑垆土、晚更新世风积黄土、残积去反应分层的、非线性的土压缩特性,忽略了桩的加古土壤、中更新世晚期风积黄
4、土和残积古土壤以及筋和遮盖作用,在工程应用上受到较大限制。剪切冲积粉质粘土组成。工程试桩及锚桩均兼工程桩,位移法可方便地考虑层状土情况,且参数少便于计试桩数为3组。试验内容和目的有3个:其一,单桩算,但对桩土滑移和桩桩相互影响的非线性尚待竖向抗压静载试验,目的是确定单桩竖向极限承载[1]进一步研究。有限元法是一种强有力的数值方力标准值是否满足5000kN;其二,桩身应力测试,法,随着计算机技术和数值方法的不断发展和完善,应用桩身埋设的振弦式钢筋计量测结果,确定桩周使得有限元法得到了越来越多的应用。由于桩基础各个土层的极限侧阻力标准值。针对场地结构,3在湿陷性黄土地区应用的历史还不很长以
5、及黄土的根试桩均埋设了测试元件钢筋计,每根桩埋设9层,湿陷性、变异性、黄土与桩基相互作用的复杂性,迄每层对称布设两支;其三,单桩浸水试验,通过浸水,今有关黄土地基与桩基础的设计计算理论还很不完[2,3]消除黄土自重湿陷引起的负摩阻力。善。目前检验钻孔灌注桩在荷载作用下工作特性的直接和可靠的方法仍然是单桩静载荷试验。静载荷2单桩的三维数值分析试验结果能综合反映桩土体系的荷载传递、侧阻和端阻发挥程度等工作性能。笔者以西安地区钻孔灌2.13D有限元基础理论3D程序的理论基础是有限元法,它是将连续[收稿日期]2002-10-10的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互64长
6、安大学学报(地球科学版)第25卷连接在一起的单元结合体。由于单元能按不同的联2.2模型及参数的确立结方式进行组合,其本身又可以有不同形状,因此对桩基础沉降的预测,都是以经验数据和简化可以模型化几何形状复杂的求解域。有限单元法作的一维固结方法为基础的。有限单元法由于能考虑为数值分析方法的另一个重要特点是利用在每一个多层土和土的非线性应力应变性状等因素,故可能单元内假设的近似函数来分片表示求解域上待求的是最有效的方法。为了对桩性状做系统化的分析,未知场函数。单元内的近似函数通常由未知场函数把实际问题予以理想化,并把它变为数学上易处理或其导数在单元的各个节
7、点的数值和其插值函数来的模型的方法是有利的。首先可试用一个比较简单表达。这样,一个问题的有限元分析中,未知场函的理想化,当对这个简单模型的数学性状获得经验数或其导数在各个节点上的数值就成为新的未知量后,就可能把此种理想化不断加以改进,使其愈加趋(即自由度),从而使一个连续的无限自由度问题变近于实际问题。笔者应用3D这种FEM分析程成离散的有限自由度问题。一经求解出这些未知序,采用了既容易理解、又容易操作的基本概念和方量,就可以通过插值函数计算
