嵌岩桩桩端岩层与桩周土的刚度比对荷载传递影响的有限元分析

75
科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工 程 技 术
结合原位试验和室内模型试验,利用有限元法进行对比分析,是目前重大工程进行定量对比分析的最有效方法,受到了工程界和理论界的广泛采用。

在嵌岩桩分析中,非线性有限元分析,可模拟嵌岩桩的
大部分特性。

1 模型的建立
本文采用A B A Q U S 有限元软件对单根嵌岩桩的桩端岩层与桩周土的刚度比对荷
嵌岩桩桩端岩层与桩周土的刚度比对荷载传递影响的有
限元分析
王恺 张瑞 刘庆
(陕西省地矿局西安地勘院第七工程勘察所 西安 710100)
摘 要:本章运用ABAQUS有限元软件,在弹塑性有限元理论的基础上对嵌岩桩的桩端岩层与桩周土的刚度比对荷载传递影响进行了分析。

关键词:嵌岩桩 荷载传递 有限元中图分类号:T D 2文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(a)-0075-01
图1 嵌岩桩的有限元分析模型
图2 桩岩接触面网格划分
表1 模型敏感参数
载传递影响进行分析,上覆土层和岩层的本构模型采用扩展的Druker-Prager模型;桩身采用混凝土损伤塑性模型;桩土界面采用三结点接触单元,桩土间的剪应力和剪切位移采用库伦摩擦模型,即罚函数的形式;桩岩接触面用正弦函数形式的曲线进行模拟;并在桩底和桩端岩层之间加设一个过渡层,孔底有沉渣时,将过渡层的属性设为沉渣,孔底无沉渣时过渡层即为桩底岩层。

考虑压浆的影响,将桩底和浆液上升高度内的单元单独划分,用场变量*field 命令控制压浆前后其属性的改变。

分析模型如图1所示。

模型的上边界为自由边界,下边界设置为全约束,侧向边界设置为竖向滑动支座(水平方向约束,上下可动)。

桩端底部设置5cm厚度的沉渣过渡层,强度可调,用于考虑沉渣和压浆的影响。

桩岩接触面网格划分如图2所示。

2 模型敏感参数的选取
为了分析嵌岩桩的桩端岩层与桩周土的刚度比对荷载传递影响,在固定部分影响参数的前提下,通过改变桩端岩层与桩周土的刚度比,计算得到不同的结果,用来对比分析这些敏感参数对嵌岩桩承载性能的影响大小。

选取的参数详见表1。

3 桩端岩层与桩周土的刚度比对荷载传递影响的分析
根据表1,选取桩端岩层与桩周土的刚度比为:1.25、5、62.5、125和500这5种情况进行模拟分析,结果随桩端岩层与桩周土层模量比的增加,桩的荷载一沉降曲线更趋平缓,相同桩顶沉降所对应的桩顶荷载越大,即单桩承载力越大。

摩阻力分布图表明,在桩顶沉降相同的情况下,桩端岩层的模量越大,桩侧摩阻力也越大,可见端阻对侧阻具有强化效应,另外桩侧摩阻力的临界深度随桩端岩层与桩周土层模量比的增加而增加。

4 结语
随桩端岩层模量
比的
增加,桩的荷载一沉降曲线更趋平缓,相同桩顶沉降所对应的桩顶荷载越大,即单桩承载力越大。

参考文献
[1]张四平.嵌岩桩传荷性能及破坏模式研
究[J].重庆建筑工程学院学报,1990(2):1～9.
[2]肖宏彬.竖向荷载作用下大直径桩的荷
载传递理论及应用研究[J].中南大学博士学位论文,2005:28～29.
桩长 桩径 嵌岩深度(h /D ) 岩层压缩模量E /M P a 桩周土压缩模量E /M Pa 10 2 20 2.5 250 4 625 5 20m 1m 2
4000 8
图3
桩顶沉降随桩端岩石与桩周土刚度比的变化图
10
20
30
40
50
02000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
荷载/K N
桩顶沉降/m m
. All Rights Reserved.。