静压桩压入过程的数值模拟_毕庆涛

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1、第33卷增刊2岩土工程学报Vol.33Supp.22011年10月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringOct.2011静压桩压入过程的数值模拟1212毕庆涛，肖昭然，丁树云，蒋敏敏(1.华北水利水电学院岩土工程教研室，河南郑州450011；2.河南工业大学土木建筑学院，河南郑州450052)摘要：在静压桩的有限元数值模拟技术中，会涉及到大变形、接触非线性等典型力学问题，这些问题是制约数值模拟成功与否的关键。论文采取桩顶施加位移边界条件的方法模拟连续稳步的静压桩贯入过程，研究了有限元计算的网格重新剖分和数据传递，通过模拟砂土地基中预制砼桩

2、的贯入过程，表明任意拉格朗日–欧拉有限元技术和接触力学技术可以较好地解决岩土工程中的大变形和接触问题。关键词：大变形；静压桩；网格移动；任意拉格朗日–欧拉描述中图分类号：TU47文献标识码：A文章编号：1000–4548(2011)S2–0074–04作者简介：毕庆涛(1980–)，男，河南罗山人，博士，讲师，主要从事岩土工程的研究与教学工作。E-mail:biqingtao@163.com。Numericalmodellingofpenetratingofjackedpiles1212BIQing-tao,XIAOZhao-ran,DINGShu-yun,JIANGMin-m

3、in(1.DepartmentofGeotechnicalEngineering,NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower,Zhengzhou450011,China;2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,HenanUniversityofTechnology,Zhengzhou450001,China)Abstract:Deeppenetrationindisplacementpilesinvolveslargedeformation,nonlinearcontact

4、andothermechanicaldifficultissues.Theyarekeytechnicalproblemsinnumericalmodelling.AnarbitraryLagrangian–Eulerianmethodisusedtoovercometheseproblems.Thepenetrationissimulatedbythegivencontinualdisplacementboundaryatthetopofjackedpiles.Thegridremeshalgorithmanddatatransmissionarestudied.Thepen

5、etrationofpremouldedpilesinsandisanalysed,anditisproposedthatthearbitraryLagrangian–Eulerianmethodisaneffctivewaytosolvelargedeformationinpenetrationproblem.Keywords:largedeformation;jackedpile;meshmoving;arbitraryLagrangian-Euleriandescription0引言的条件，显式稳定时间步长减小，使得计算中止。静压桩技术具有噪音小、施工清洁等优点，被广不少

6、学者针对压桩大变形问题进行了研究，van[2]泛用于城市和工程建设中。工程界和学术界对压桩问denBerg(1994)较早提出采用Eulerian描述的有限题及其影响的关注由来已久，不过由于该问题较复杂，格式模拟圆锥静力贯入土体，它成功避免了网格扭曲至今人们对压桩的挤土效应、沉桩机理等，仍不是十问题。在Eulerian格式有限元中，单元在空间上是固分清楚，理论落后于应用。有限元数值方法已被证实定的，材料在空间流动，这样有限元不会随着材料的是一种非常有效的工程计算方法，许多学者已将其引运动而扭曲。但是，由于材料的流动，本构方程的处入静压桩的研究之中。它能够全面计算出桩体压入过理和

7、更新较为复杂。另外，Eulerian单元在处理移动程中土体的应力和位移变化情况、孔压消散过程，以边界和相互作用的问题上，收到较大的限制。及沉桩阻力，能够有效模拟沉桩的机理和挤土效应[1]。近来，任意拉格朗日–欧拉方法（Arbitrary然而，压桩过程的数值模拟是较困难的，其原因LagrangianEulerian，ALE）被发现是处理大变形网格[3]主要是由于大变形对有限元网格提出了较高的要求。扭曲问题的有效方法。ALE方法是基于材料和网格应该说，只要将桩端及桩周土体单元划分得足够小，分离的