水平荷载作用下挤扩支盘桩的有限元分析

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1、太原理工大学硕士学位论文水平荷载作用下挤扩支盘桩的有限元分析姓名：赵志鲜申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：马克生20070501太原理工大学硕士研究生学位论文水平荷载作用下挤扩支盘桩的有限元分析摘要挤扩支盘混凝土灌注桩是近年来工程界有较强生命力的新桩型，该桩型是采用仿生学的方法在原有等截面混凝土灌注桩的基础上研发成功的，其显著的特点是承载能力高，具有良好的社会和经济效益。在支盘桩基研究中，人们主要注意其竖向承载力的分析，在海洋、道桥等工程的迅速发展下，桩基的水平承载力也愈来愈引起人们的关注。该桩型在竖向承载方面的

2、优势已基本得到肯定，水平承载方面尚需进一步研究。本文就此闯题采用通用工程软件ANSYS，对支盘桩作了水平承载性能的数值模拟，深入分析支盘桩的水平承载受力机理和破坏模式及桩在水平承载下的工作性状。主要工作包括：首先，运用ANSYS工程软件，建立了适用于挤扩支盘桩和普通桩的●三维有限元模型，设计出比较合理的水平承载模拟方案。计算模型中桩与承台采用弹性模型，土体采用D-P模型，桩土之间采用面面接触单元以考虑土体与桩交界面处的开裂与滑移。’其次，对支盘桩与普通桩单桩在同等条件下的水平承载力进行了三维有限元对比分析。利用数值计算结

3、果得出的主要结论有：由于支盘的设置，‘支盘附近的土层中的应力值较大，使支盘桩的承载力大幅度的提高；支盘桩在水平荷载作用下，支盘离地面越近、支盘间距越小，支盘桩的水平承载力越大；支盘桩在竖向、水平双向荷载作用下，在一定范太原理工大学硕士研究生学位论文围内提高竖向荷载会提高桩的水平承载力，超过一定范围后反而会降低桩的水平承载力。再次，建立了桩一土一承台共同作用的三维有限元数值模型，研究了支盘桩和普通桩群桩位移、应力随水平荷载变化的分布规律，指出同-#!等条件下支盘桩桩身中的最大应力明显小于普通桩桩身的最大应力，支盘桩群桩除了

4、在承台下土应力比较集中外，更多的水平应力集中在支盘附近的土体中，使得支盘桩的承载力得到了很大的提高。在此基础上，进一步讨论了不同桩距条件下，桩、土的受力机理和非线性共同作用随荷载变化规律。分析结果表明群桩在水平荷载作用下，桩距的影响是显著的。在总载荷不变的情况下，随着桩距的增大，承台和承台下土的位移和应力均减小。最后，对比分析支盘桩与普通桩在设置接触单元和无接触单元的应力与位移，验证了使用接触单元的模型更为合理。分析结果表明在水平荷载作用下支盘桩桩土之间的开裂与滑移均比普通桩小。关键词：挤扩支盘桩，水平承载，有限元分析，

5、接触单元，ANSYS太原理工大学硕士研究生学位论文FIMTEELENⅡ!NTANAI，YSIS0FCAST-IN．SITUPILESWITHEXPANDEDBRANCHESANDPLATESUNDERLA：砸RALLOADABSTRACTCast-in-situpiles埘mexpandedbranchesandplatesbasedoncomlmonconcreteboredpilesarenewtypeofpilesfoundation,whichhavethespecialtyofhi曲bearingcapacit

6、yandhavebeenmarkedbotheconomicandsocialbenefits．Peoplehavepaidattentiontotheirbearingcapacitiesofverticalloadintheearlyanalysis．Inrecentyears，duetothedevelopmentofengineering，suchasocean,roadandbridgeengineering，peoplebegintonoticethebearingcapacityofthepileunder

7、lateralload．Thebearingcapacityofverticalloadofthepileisrecommended．However,thebearingcapacityofthecast-in-situpileswithexpandedbranchesandplatesunderlateralloadstillneedsomefurtherresearches．Thispapermakesthenumericalsimulationofthebearingcapacityofthecast-in-sit

8、upiles、Ⅳithexpandedbranchesandplates吼断lateralloadbytheANSYSsoftware，Thebeafifigmechanismandfailurepatternofthecast-in-situpileswithexpandedbranchesandplatesund