桩基承载能力的有限元分析
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Ｙ Ｓｅ ： ｔｐ ｔｐ Ｓ ｅ 一１
２ Ｘ Ｐ ｍ ａ ｖＶａ ： Ｓ２ｒ ｆ ｒＳ
．
深 度 的变化 曲线 。图 ８为 实测 的桩 身摩 阻力分 布情
０ ∞ ＯＥ 邶 ５ ｌ ０ ｌ ５ ２ Ｏ ２ ５ ３ ０ ３５ ４ ０ ４ ５
奋 Ｉ
一
Ｉｃｅ ｎ １ ： ｔｐＴｉ ＝０６ ０ ｎ ｒｍｅ ｔ ３ Ｓｅ ｍｅ ５ ０
１ 试 桩 工程概 况
面
Ｌ —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— — — ｊ
图 １ 锚 桩 及钢 梁 布置 图
桩 基静 载 试 验 测 试 对 象 为 直径 １ ６ 长 ３ ．ｍ、 ６～ ３ｍ 的钻 孔灌 注桩 基础 。试 桩位 处 的地质 情况 见 表 ９
备注
桩端 为粗 砂
层厚 １（ ｉｍ）
３． ６
１ ７ ２． ２． ８
ｑｋ ｋ ａ 。（ Ｐ ）
４ ５
１Ｏ ２
２ ＡＢ ＱＵ Ａ Ｓ有 限元计 算模 型 的建立
ＡＡ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ有 限元模 型 的建立 一般包 括 以下几 个
圆 砾
细 砂 粗 砂
步骤 ： 创建部 件 （ ａ ） 赋予 材 料 特性 （ｒｐｒ ） 装 ｐｒ 、 ｔ ｐｏｅｔ 、 ｙ 配 （ ｓｅ ｌ） 创 建 分 析 步 （ｔ 、 义 接 触 关 系 ａｓｍｂｙ 、 ｓ ｐ） 定 ｅ （ｎｅａｔｎ 、 载 （ｏｄ 、 分 网格 （ ｅｈ 、 ｉｔｒｃｏ ）加 ｉ １ａ ）划 ｍ ｓ） 分析 作 业 （ｏ ） 后 处 理 （ｉ ａｚｔ ｎ 。在 桩 土共 同作 用 ｊｂ 和 ｖｓ ｌａｏ ） ｕｉ ｉ 的有 限元分 析 中 ， 应重 点解 决 以下几个 问题 ： （） １ 几何模 型 的建 立 。 由于 桩 土共 同作 用为 典 型的平 面应 变 问题 ， 只 取 一半 建 立 二 维平 面应 变 故 模 型 。单桩半 径 ０８ 桩长 ４ ｍ， 入 土深 ３ ｍ， ．ｍ， ０ 埋 ９ 桩 周 土体 径 向取 ２ ｍ， 向取 ５ｍ， 体见 图 ２ ０ 竖 ０ 具 。
第 ３期
北 方 交 通
・ ９・ ６
桩 基 承 载 能 力 的 有 限 元 分 析
彭银辉 吕世斌 耿立 伟 ， ，
（． １ 广东省长大公路工程有 限公 司 ， 广州 ５ １３ ２ 抚顺市公路管理处 ， １４０；． 抚顺 １３０ ） １０６
摘
要 ： 对工程 实例 ， 用 Ａ Ａ Ｕ 针 利 Ｂ Ｑ Ｓ有 限元软件 建立单桩承载 力的有 限元计算模 型 ， 究桩基 承载特 性 ， 研 并
ｎ ５０ １ ００ ＯＯ０ １ ００ ２０ ０ ５０ ０００ ２５ ０００ ３ ００ ００
增大， 界面摩阻力增大， 桩基侧摩阻力所 占比例也随 之增 大 。当 ＝ ．５ ＝ ． ０３ 、 ０６和 ＝１时 ， 侧摩 阻 桩
力 分别 占总荷 载 的 ８ ． ％ 、０ ６ 和 ９ ． ％ ， 典 ４ １ ９ ．％ ３７ 为 型 的摩擦 桩 。
桩基 础是 一种 应 用 广 泛 的 深基 础 形 式 ， 擦 桩 摩
＿ 。。。。● －●— —
作 为 重要 的桩 基础 之 一 ， 极 限承 载 能 力 的 确定 和 其 荷 载 传递 机理 被广 泛关 注 。单桩 静载 试验 是测 定桩 基 的极 限承载 能力最 直 接 、 可靠 的方 法 ， 最 也是 用来 分 析荷 载传 递 机理 的一 种 重 要 手段 ， 广 泛应 用 于 被 工 程 实践 中。但是 单 桩 静 载 试 验 工程 量 大 ， 时又 耗 不 经 济 。结 合 现场 试 验 和 有 限元 模 拟 的方 法 ， 取 可 得 技术 上 可行 、 经济 合理 的效 果 。 本文 运 用 Ａ Ａ Ｕ ／ Ａ Ｂ Ｑ Ｓ Ｃ Ｅ有 限 元 软 件 ， 据 工 根 程 实例 桩基 础 的实 际 情 况 进行 模 拟 ， 定桩 基 承 载 确 能力 ， 将模 拟结 果与 实测 数据 进行 对 比； 进一 步分 并
Ｏ０ ＋ ０ Ｅ ０
－
０
１ Ｏ
２０
３ Ｏ
限元方 法替 代部分 现场 静载试 验是 可行 的 。 有 限元模 拟 分 析结 果 表 明 ， 土界 面 的摩 擦 系 桩 数对 桩顶沉 降值 和桩 体 轴 向应力 都 产 生 显 著 影 响 ， 随着 摩擦 系数 的增 大 ， 桩顶 沉 降 位 移 减 小 ， Ｑ—ｓ
与桩基静载试验所得 实测数据 比较 。结果表 明 ， 模拟计 算结 果与工程 实际基 本吻合 ， 明采用的计 算方 法和模型 说
是合 理可行的。 同时研究 了在 不同桩 土界 面摩擦 系数 条件下桩的沉 降和轴 向力变化情况 ， 为不 同工程地 质条件 的
桩基设计提供参考 。 关键词 ： 桩基 ； 限承载能 力； 极 Ｑ—Ｓ曲线 ； 限元 分析 ； Ｂ Ｑ Ｓ 有 Ａ Ａ Ｕ 中图分类号 ： ４ ３ １ Ｕ ４．５ 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号 ：６ ３— ０ ２ ２ １ ）３— ０ ９— ４ １７ ６ ５ （ ０ ２ ０ ０ ６ ０
０
３６ ０
９９ ５
ｌ ０ ６３
１ ９ｌ ０
２ ０ ４５
２ ０ ８ｌ
３ ０ ｌ３
图 ８ 实测桩身侧摩阻力分布图
・
７ ２・
北 方 交 通
２ １ ０２
况 。 由图可 知 ， 始 加 载 时桩 基 上 部 的侧 摩 阻 力 首 开
＝１ 时的曲线重合 ， 即摩擦系数增 大到一定程度后 ， 继续增大对沉降影响不大。 枷 枷 图ｌ ０为外 荷 载 １７ ０Ｐ （ ２５ ｋ ａ 由于 几 何 模 型 取 二 分之一的模型， 以外加荷载也取二分之一 ） 所 作用 下， 桩身侧摩 阻力随深度 的变化 曲线。当 ＝ ． ０１ 时， 由于桩土界面摩擦力较小不 能产生足够 的桩侧 摩 阻 力 来 平 衡 外 加 荷 载 （ 能 承 担 总 荷 载 的 只
５ 结论
根 据试 桩 的实 际情 况 ， 运用 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ有 限元 软
件建立计算模型 ， 并选择适 当的设计参数进行有限 元计算 。模拟计算结果与现场实测数据的变化规律 基本一致 ， 明在正确选取模型参数 的基础上 ， 说 用有
４ Ｏ ５ ０
图 ９ 桩顶 的荷载位移曲线
一
ｌ４ ０ Ｅ＋ ７
明桩侧摩擦提高了桩基的承载能力。 参 考文献
［］ １ 司海宝 ， 蔡正银． 基于 Ａ Ａ Ｕ 建立土体本构模型库的研究［ ］ ＢＱ Ｓ Ｊ．
岩 土力 学 ，０ １ Ｏ ） ２１（２ ．
图 １ 桩 身 侧 摩 阻 力 随深 度变 化 曲线 Ｏ
图 ９为桩 问 土不 同摩擦 系数 时 ， 基 的荷 载 位 桩 移 曲线 （ Ｑ—Ｓ曲线 ） 。从 图 中可 以看 出 ， 随着 桩 土
２ １０ Ｎ时， ２０ ｋ 土体上部 出现拉应力 ， 并且拉应力区随 着外荷 载 的继续 增 大 而 向下 扩散 ， 明土 体 开始 产 说
生破坏 。
图 ６是现场 实 测 Ｑ—Ｓ曲线 与有 限元 模 拟 值 的
比较图。从图中可以看出， 模拟曲线与实测曲线形状
基 本接近 。模 拟分级加 载作 用下沉 降值逐级 增大 ， 加 载达 到 ２００ Ｎ 时 变 形 显 著 增 大 ， 外 荷 载 达 到 ００ ｋ 当 ２ １０ Ｎ时 ， ２０ｋ 土体上 部 出现 拉应 力 ， 以认 为 此 时土 可 桩基达到 了极 限承载力 ， 拟结果与实测值 相符 。 模 图 ７为 不 同外 加 荷 载作 用 下 ， 身侧 摩 阻力 随 桩
２０ ＋ ６ ．Ｅ Ｏ
－４． ＯＥ＋０ ６
－
６０ ＋ ６ Ｅ ０
暴 － ．Ｅ ０ ８Ｏ ＋ ６
曲
曲线 的屈服点明显增 大， 桩侧摩阻力 占总荷载 的比
例从 ＝０ １的 ５ ． ％ 增加 到 ＝１的 ９ ． ％ ， ． ８８ ３ ７ 说
堪 一 Ｅ＋ ７ １０ ０
—
１２ ． Ｅ＋Ｏ ７
见 图 １ 。
第３ 期
彭银辉等 ： 桩基承载能力的有限元分析
・ １ ７・
图 ４ 和 图 ５分 别 为 外 加 荷 载 为 ５０ ｋ 和 １０ Ｎ
２ ５ ０ Ｎ时模 型 的竖 向应 力 云 图。 由 图可 知 ， 凝 ５０ ｋ 混
土桩 承受 了绝 大部 分 的压 力 ， 体 只承 受 由桩 土界 土 面摩 擦 传 递 到 土 体 的 一 小 部 分 。 当 外 荷 载 达 到
基 准桩
锚桩
—
—
ｌ
（
＿ ．粱一 一 ． ＋禊
）
Ｉ
＼ ｆ
千斤 顶 — 、
４Ｌ Ｉ ０／ ０
基梁 准
、 、
ｌ ／ （ （
雠梁 １
／—
＼
＼
’ ＼
—
（件
一 ｌ禳 一 一
＿Ｌ
）
．
ｌ
析桩土界面的摩擦系数 、 填土材料性质等对摩擦桩 的沉 降和承 载力 的影 响 。
５． ％ ）所 以外荷 载 一部 分 由桩 底 土层 承 担 ， 身 ８８ ， 桩 侧 摩阻力 随深 度减小 的 幅度 较 小 ； 随着 值 的不 断
先被 激发 ， 身 下部 摩 阻 力 较小 ； 桩 随着 荷 载 的增 大 ，
桩身下部的桩侧摩阻力逐渐被激发 ， 向下传递的深 度增加 ； 荷载达到一定程度时 ， 浅层土先达到极限侧 摩阻力 ， 随着桩荷载的增大， 达到极限侧摩阻力的土
［］ ２ 孙吉主， 高晖． Ｂ Ｑ Ｓ Ａ Ａ Ｕ 在软基固结过程分析中的应用 ［ ］ 岩土 Ｊ．
力学 ，０ ７ Ｓ ） ２０ （１．
问摩擦系数 的增加 ， 同级荷载作用下的沉降位移
明显减 小 ， Ｑ—Ｓ曲线 的屈 服点 也 明显 增 大 ， 且 即桩
【］ ３ 任艳荣 ， 玉标 ， 小芸． 于 Ａ Ａ Ｕ 刘 顾 基 Ｂ Ｑ Ｓ的桩侧摩 阻力仿真 分析
￣ ｏ ０ Ｅ＋ ６ ０ ０
．
镯
一
１ Ｏ ｌ ５
Leabharlann Baidu
Ｅ
一
亲 －．Ｅ０ ８０＋ ０ ６
－
∽
一
２Ｏ ２５
１ｏ ０Ｅ＋ ０７
一
．
２ ０Ｅ＋ ０７
—
００ ＿】 ０Ｆ ４ Ｗ ＿ ｌ ７ ＯｋＰ ， ２Ｓ ａ
图 ６ 实测值与模拟值的 Ｑ—ｓ曲线 图 ７ 模拟桩身侧摩阻力分布图
层逐 渐 由上而下 发展 ， 变化规 律与 实测数 据一致 。 其 另外 ， 拟和 实测 的桩端 反力所 占比例均很 小 。 模
４ 影 响 因素 分析 主要考 虑桩土界面摩擦 系数 对桩基承载力的影
ｏ
响。由于无法获得精确的 值 ， 这里只讨论 值变化
对桩顶沉降位移和桩身侧摩阻力变化的影响规律。
Ｄｅｏ ｍ ｅ ｒ Ｕ Ｄｅ ｏ ｍａｉ ｏ ｃ ｌ ａ ｔ ｒ ＋ ０ ｅ Ｏ ｆ ｒ ｄＶａ ： ｆ ｒ ｔ ｎＳ ａｅＦ ｃｏ ： １０ ０ ＋ １ ｋ
０ Ｅ“） ０ ６
图 ５ 加 载 为 ２ ５０ Ｎ时 的 竖 向 应 力 ５０ ｋ
０ ０ ５０ １ ００Ｏ １ ０ ００ ０ ５Ｏ Ｏ ２ ０００ ２５ ｏ ０ Ｏ０ ３０ ００ ０ ４ ｏ ０Ｅ＋ ｏ６
１。
各级 试 验荷 载作 用下 ， 根据 试 桩顶 的沉 降 观测 数据 ， 以荷 载 Ｑ为 纵坐标 、 向沉 降 ｓ为 横坐 标 ， 竖 绘
表 １ 试 验 桩 位 处 土 层 参 数
层数 层名
细 砂
制 出荷载 一 沉降 曲线 （ Ｓ曲线 ） 得到桩基 的极 Ｑ— ， 限承 载能力 为 ２ １０ Ｎ。 ２０ｋ
４ ５
７ ５
５． ４ ３． ６
细 砂
４ ５
中砂
粗 砂
３． ２
７． ７
５ ５ ２．
９ ０
试桩 竖 向静 载试 验 采 用 锚 桩 一反 力 梁装 置 ， 锚 桩 一反 力 梁 组成 锚 固 一反 力 系 统 由 ４根 锚 桩 、 ２根 主梁 及 ２根次 梁组 成 。锚桩 和反 力梁 平 面布 置情 况
２ Ｘ Ｐ ｍ ａ ｖＶａ ： Ｓ２ｒ ｆ ｒＳ
．
深 度 的变化 曲线 。图 ８为 实测 的桩 身摩 阻力分 布情
０ ∞ ＯＥ 邶 ５ ｌ ０ ｌ ５ ２ Ｏ ２ ５ ３ ０ ３５ ４ ０ ４ ５
奋 Ｉ
一
Ｉｃｅ ｎ １ ： ｔｐＴｉ ＝０６ ０ ｎ ｒｍｅ ｔ ３ Ｓｅ ｍｅ ５ ０
１ 试 桩 工程概 况
面
Ｌ —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— — — ｊ
图 １ 锚 桩 及钢 梁 布置 图
桩 基静 载 试 验 测 试 对 象 为 直径 １ ６ 长 ３ ．ｍ、 ６～ ３ｍ 的钻 孔灌 注桩 基础 。试 桩位 处 的地质 情况 见 表 ９
备注
桩端 为粗 砂
层厚 １（ ｉｍ）
３． ６
１ ７ ２． ２． ８
ｑｋ ｋ ａ 。（ Ｐ ）
４ ５
１Ｏ ２
２ ＡＢ ＱＵ Ａ Ｓ有 限元计 算模 型 的建立
ＡＡ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ有 限元模 型 的建立 一般包 括 以下几 个
圆 砾
细 砂 粗 砂
步骤 ： 创建部 件 （ ａ ） 赋予 材 料 特性 （ｒｐｒ ） 装 ｐｒ 、 ｔ ｐｏｅｔ 、 ｙ 配 （ ｓｅ ｌ） 创 建 分 析 步 （ｔ 、 义 接 触 关 系 ａｓｍｂｙ 、 ｓ ｐ） 定 ｅ （ｎｅａｔｎ 、 载 （ｏｄ 、 分 网格 （ ｅｈ 、 ｉｔｒｃｏ ）加 ｉ １ａ ）划 ｍ ｓ） 分析 作 业 （ｏ ） 后 处 理 （ｉ ａｚｔ ｎ 。在 桩 土共 同作 用 ｊｂ 和 ｖｓ ｌａｏ ） ｕｉ ｉ 的有 限元分 析 中 ， 应重 点解 决 以下几个 问题 ： （） １ 几何模 型 的建 立 。 由于 桩 土共 同作 用为 典 型的平 面应 变 问题 ， 只 取 一半 建 立 二 维平 面应 变 故 模 型 。单桩半 径 ０８ 桩长 ４ ｍ， 入 土深 ３ ｍ， ．ｍ， ０ 埋 ９ 桩 周 土体 径 向取 ２ ｍ， 向取 ５ｍ， 体见 图 ２ ０ 竖 ０ 具 。
第 ３期
北 方 交 通
・ ９・ ６
桩 基 承 载 能 力 的 有 限 元 分 析
彭银辉 吕世斌 耿立 伟 ， ，
（． １ 广东省长大公路工程有 限公 司 ， 广州 ５ １３ ２ 抚顺市公路管理处 ， １４０；． 抚顺 １３０ ） １０６
摘
要 ： 对工程 实例 ， 用 Ａ Ａ Ｕ 针 利 Ｂ Ｑ Ｓ有 限元软件 建立单桩承载 力的有 限元计算模 型 ， 究桩基 承载特 性 ， 研 并
ｎ ５０ １ ００ ＯＯ０ １ ００ ２０ ０ ５０ ０００ ２５ ０００ ３ ００ ００
增大， 界面摩阻力增大， 桩基侧摩阻力所 占比例也随 之增 大 。当 ＝ ．５ ＝ ． ０３ 、 ０６和 ＝１时 ， 侧摩 阻 桩
力 分别 占总荷 载 的 ８ ． ％ 、０ ６ 和 ９ ． ％ ， 典 ４ １ ９ ．％ ３７ 为 型 的摩擦 桩 。
桩基 础是 一种 应 用 广 泛 的 深基 础 形 式 ， 擦 桩 摩
＿ 。。。。● －●— —
作 为 重要 的桩 基础 之 一 ， 极 限承 载 能 力 的 确定 和 其 荷 载 传递 机理 被广 泛关 注 。单桩 静载 试验 是测 定桩 基 的极 限承载 能力最 直 接 、 可靠 的方 法 ， 最 也是 用来 分 析荷 载传 递 机理 的一 种 重 要 手段 ， 广 泛应 用 于 被 工 程 实践 中。但是 单 桩 静 载 试 验 工程 量 大 ， 时又 耗 不 经 济 。结 合 现场 试 验 和 有 限元 模 拟 的方 法 ， 取 可 得 技术 上 可行 、 经济 合理 的效 果 。 本文 运 用 Ａ Ａ Ｕ ／ Ａ Ｂ Ｑ Ｓ Ｃ Ｅ有 限 元 软 件 ， 据 工 根 程 实例 桩基 础 的实 际 情 况 进行 模 拟 ， 定桩 基 承 载 确 能力 ， 将模 拟结 果与 实测 数据 进行 对 比； 进一 步分 并
Ｏ０ ＋ ０ Ｅ ０
－
０
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３ Ｏ
限元方 法替 代部分 现场 静载试 验是 可行 的 。 有 限元模 拟 分 析结 果 表 明 ， 土界 面 的摩 擦 系 桩 数对 桩顶沉 降值 和桩 体 轴 向应力 都 产 生 显 著 影 响 ， 随着 摩擦 系数 的增 大 ， 桩顶 沉 降 位 移 减 小 ， Ｑ—ｓ
与桩基静载试验所得 实测数据 比较 。结果表 明 ， 模拟计 算结 果与工程 实际基 本吻合 ， 明采用的计 算方 法和模型 说
是合 理可行的。 同时研究 了在 不同桩 土界 面摩擦 系数 条件下桩的沉 降和轴 向力变化情况 ， 为不 同工程地 质条件 的
桩基设计提供参考 。 关键词 ： 桩基 ； 限承载能 力； 极 Ｑ—Ｓ曲线 ； 限元 分析 ； Ｂ Ｑ Ｓ 有 Ａ Ａ Ｕ 中图分类号 ： ４ ３ １ Ｕ ４．５ 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号 ：６ ３— ０ ２ ２ １ ）３— ０ ９— ４ １７ ６ ５ （ ０ ２ ０ ０ ６ ０
０
３６ ０
９９ ５
ｌ ０ ６３
１ ９ｌ ０
２ ０ ４５
２ ０ ８ｌ
３ ０ ｌ３
图 ８ 实测桩身侧摩阻力分布图
・
７ ２・
北 方 交 通
２ １ ０２
况 。 由图可 知 ， 始 加 载 时桩 基 上 部 的侧 摩 阻 力 首 开
＝１ 时的曲线重合 ， 即摩擦系数增 大到一定程度后 ， 继续增大对沉降影响不大。 枷 枷 图ｌ ０为外 荷 载 １７ ０Ｐ （ ２５ ｋ ａ 由于 几 何 模 型 取 二 分之一的模型， 以外加荷载也取二分之一 ） 所 作用 下， 桩身侧摩 阻力随深度 的变化 曲线。当 ＝ ． ０１ 时， 由于桩土界面摩擦力较小不 能产生足够 的桩侧 摩 阻 力 来 平 衡 外 加 荷 载 （ 能 承 担 总 荷 载 的 只
５ 结论
根 据试 桩 的实 际情 况 ， 运用 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ有 限元 软
件建立计算模型 ， 并选择适 当的设计参数进行有限 元计算 。模拟计算结果与现场实测数据的变化规律 基本一致 ， 明在正确选取模型参数 的基础上 ， 说 用有
４ Ｏ ５ ０
图 ９ 桩顶 的荷载位移曲线
一
ｌ４ ０ Ｅ＋ ７
明桩侧摩擦提高了桩基的承载能力。 参 考文献
［］ １ 司海宝 ， 蔡正银． 基于 Ａ Ａ Ｕ 建立土体本构模型库的研究［ ］ ＢＱ Ｓ Ｊ．
岩 土力 学 ，０ １ Ｏ ） ２１（２ ．
图 １ 桩 身 侧 摩 阻 力 随深 度变 化 曲线 Ｏ
图 ９为桩 问 土不 同摩擦 系数 时 ， 基 的荷 载 位 桩 移 曲线 （ Ｑ—Ｓ曲线 ） 。从 图 中可 以看 出 ， 随着 桩 土
２ １０ Ｎ时， ２０ ｋ 土体上部 出现拉应力 ， 并且拉应力区随 着外荷 载 的继续 增 大 而 向下 扩散 ， 明土 体 开始 产 说
生破坏 。
图 ６是现场 实 测 Ｑ—Ｓ曲线 与有 限元 模 拟 值 的
比较图。从图中可以看出， 模拟曲线与实测曲线形状
基 本接近 。模 拟分级加 载作 用下沉 降值逐级 增大 ， 加 载达 到 ２００ Ｎ 时 变 形 显 著 增 大 ， 外 荷 载 达 到 ００ ｋ 当 ２ １０ Ｎ时 ， ２０ｋ 土体上 部 出现 拉应 力 ， 以认 为 此 时土 可 桩基达到 了极 限承载力 ， 拟结果与实测值 相符 。 模 图 ７为 不 同外 加 荷 载作 用 下 ， 身侧 摩 阻力 随 桩
２０ ＋ ６ ．Ｅ Ｏ
－４． ＯＥ＋０ ６
－
６０ ＋ ６ Ｅ ０
暴 － ．Ｅ ０ ８Ｏ ＋ ６
曲
曲线 的屈服点明显增 大， 桩侧摩阻力 占总荷载 的比
例从 ＝０ １的 ５ ． ％ 增加 到 ＝１的 ９ ． ％ ， ． ８８ ３ ７ 说
堪 一 Ｅ＋ ７ １０ ０
—
１２ ． Ｅ＋Ｏ ７
见 图 １ 。
第３ 期
彭银辉等 ： 桩基承载能力的有限元分析
・ １ ７・
图 ４ 和 图 ５分 别 为 外 加 荷 载 为 ５０ ｋ 和 １０ Ｎ
２ ５ ０ Ｎ时模 型 的竖 向应 力 云 图。 由 图可 知 ， 凝 ５０ ｋ 混
土桩 承受 了绝 大部 分 的压 力 ， 体 只承 受 由桩 土界 土 面摩 擦 传 递 到 土 体 的 一 小 部 分 。 当 外 荷 载 达 到
基 准桩
锚桩
—
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ｌ
（
＿ ．粱一 一 ． ＋禊
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Ｉ
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千斤 顶 — 、
４Ｌ Ｉ ０／ ０
基梁 准
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＿Ｌ
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．
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析桩土界面的摩擦系数 、 填土材料性质等对摩擦桩 的沉 降和承 载力 的影 响 。
５． ％ ）所 以外荷 载 一部 分 由桩 底 土层 承 担 ， 身 ８８ ， 桩 侧 摩阻力 随深 度减小 的 幅度 较 小 ； 随着 值 的不 断
先被 激发 ， 身 下部 摩 阻 力 较小 ； 桩 随着 荷 载 的增 大 ，
桩身下部的桩侧摩阻力逐渐被激发 ， 向下传递的深 度增加 ； 荷载达到一定程度时 ， 浅层土先达到极限侧 摩阻力 ， 随着桩荷载的增大， 达到极限侧摩阻力的土
［］ ２ 孙吉主， 高晖． Ｂ Ｑ Ｓ Ａ Ａ Ｕ 在软基固结过程分析中的应用 ［ ］ 岩土 Ｊ．
力学 ，０ ７ Ｓ ） ２０ （１．
问摩擦系数 的增加 ， 同级荷载作用下的沉降位移
明显减 小 ， Ｑ—Ｓ曲线 的屈 服点 也 明显 增 大 ， 且 即桩
【］ ３ 任艳荣 ， 玉标 ， 小芸． 于 Ａ Ａ Ｕ 刘 顾 基 Ｂ Ｑ Ｓ的桩侧摩 阻力仿真 分析
￣ ｏ ０ Ｅ＋ ６ ０ ０
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镯
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１ Ｏ ｌ ５
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２ ０Ｅ＋ ０７
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００ ＿】 ０Ｆ ４ Ｗ ＿ ｌ ７ ＯｋＰ ， ２Ｓ ａ
图 ６ 实测值与模拟值的 Ｑ—ｓ曲线 图 ７ 模拟桩身侧摩阻力分布图
层逐 渐 由上而下 发展 ， 变化规 律与 实测数 据一致 。 其 另外 ， 拟和 实测 的桩端 反力所 占比例均很 小 。 模
４ 影 响 因素 分析 主要考 虑桩土界面摩擦 系数 对桩基承载力的影
ｏ
响。由于无法获得精确的 值 ， 这里只讨论 值变化
对桩顶沉降位移和桩身侧摩阻力变化的影响规律。
Ｄｅｏ ｍ ｅ ｒ Ｕ Ｄｅ ｏ ｍａｉ ｏ ｃ ｌ ａ ｔ ｒ ＋ ０ ｅ Ｏ ｆ ｒ ｄＶａ ： ｆ ｒ ｔ ｎＳ ａｅＦ ｃｏ ： １０ ０ ＋ １ ｋ
０ Ｅ“） ０ ６
图 ５ 加 载 为 ２ ５０ Ｎ时 的 竖 向 应 力 ５０ ｋ
０ ０ ５０ １ ００Ｏ １ ０ ００ ０ ５Ｏ Ｏ ２ ０００ ２５ ｏ ０ Ｏ０ ３０ ００ ０ ４ ｏ ０Ｅ＋ ｏ６
１。
各级 试 验荷 载作 用下 ， 根据 试 桩顶 的沉 降 观测 数据 ， 以荷 载 Ｑ为 纵坐标 、 向沉 降 ｓ为 横坐 标 ， 竖 绘
表 １ 试 验 桩 位 处 土 层 参 数
层数 层名
细 砂
制 出荷载 一 沉降 曲线 （ Ｓ曲线 ） 得到桩基 的极 Ｑ— ， 限承 载能力 为 ２ １０ Ｎ。 ２０ｋ
４ ５
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５． ４ ３． ６
细 砂
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９ ０
试桩 竖 向静 载试 验 采 用 锚 桩 一反 力 梁装 置 ， 锚 桩 一反 力 梁 组成 锚 固 一反 力 系 统 由 ４根 锚 桩 、 ２根 主梁 及 ２根次 梁组 成 。锚桩 和反 力梁 平 面布 置情 况