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《西安地區(qū)單樁樁土相互作用數(shù)值模擬分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第25卷第3期長安大學學報(地球科學版)Vol.25No.32003年9月JournalofChanganUniversity(EarthScienceEdition)Sep.2003西安地區(qū)單樁樁土相互作用數(shù)值模擬分析112魏靜,王建華,李永林(1.天津大學巖土工程研究所,天津300072;2.呼和浩特賽罕區(qū)水務局,內(nèi)蒙古呼和浩特010020)[摘要]隨著計算機技術和數(shù)值方法的不斷發(fā)展和完善,使有限元法得到越來越多的應用。根據(jù)西安地區(qū)原型摩擦樁的地層特點和土性條件,運用有限元基礎理論,利用相應的邊界條件與假設條件,建立單樁數(shù)學模型。通過模型研究了單樁的沉降特性與土共同作用的
2、影響因素,對西安地區(qū)單樁樁土相互作用機理進行了探討。[關鍵詞]有限元法;摩擦樁;樁土作用;西安[中圖分類號]TU473.1;TU475[文獻標識碼]A[文章編號]1007-9955(2003)03-0063-04[作者簡介]魏靜(1973-),女,河北滄州人,講師,博士研究生,現(xiàn)從事土體固結(jié)與滲流研究工作。外荷載通過樁基傳到地基深部是樁-土系統(tǒng)相注樁靜載荷原位測試為基礎,結(jié)合計算機三維有限互作用的過程,樁基受力變形在很大程度上取決于元數(shù)值分析,得出單樁與土的共同作用特點。巖土的特性。以前對樁基礎的沉降預測是以經(jīng)驗數(shù)據(jù)和簡化的一維固結(jié)方法為依據(jù)的,單樁的荷載分1黃土
3、地基中鉆孔灌注樁原型試驗配是按靜力平衡和彈性理論來計算。由于計算技術的發(fā)展,對樁土耦合問題的處理方法很多,如傳遞函在黃土地基中進行鉆孔灌注樁工程性狀的研數(shù)法、彈性理論法、有限元法和剪切位移法等,各有究,是結(jié)合場地單樁豎向靜載荷試驗進行的。該場其優(yōu)缺點。傳遞函數(shù)法能較好反映樁側(cè)土的層狀非地地形南高北低,地面標高429.09~432.67m。地均質(zhì)性和非線性,因而在單樁分析中廣泛應用,但沒貌單元屬渭河南岸級階地。地層由近代人工填有考慮樁的連續(xù)性。彈性理論法用單一的模量參數(shù)土、第四紀全新世黑壚土、晚更新世風積黃土、殘積去反應分層的、非線性的土壓縮特性,忽略了樁的加古土壤、中更新世晚期風積黃
4、土和殘積古土壤以及筋和遮蓋作用,在工程應用上受到較大限制。剪切沖積粉質(zhì)粘土組成。工程試樁及錨樁均兼工程樁,位移法可方便地考慮層狀土情況,且參數(shù)少便于計試樁數(shù)為3組。試驗內(nèi)容和目的有3個:其一,單樁算,但對樁土滑移和樁樁相互影響的非線性尚待豎向抗壓靜載試驗,目的是確定單樁豎向極限承載[1]進一步研究。有限元法是一種強有力的數(shù)值方力標準值是否滿足5000kN;其二,樁身應力測試,法,隨著計算機技術和數(shù)值方法的不斷發(fā)展和完善,應用樁身埋設的振弦式鋼筋計量測結(jié)果,確定樁周使得有限元法得到了越來越多的應用。由于樁基礎各個土層的極限側(cè)阻力標準值。針對場地結(jié)構,3在濕陷性黃土地區(qū)應用的歷史還不很長以
5、及黃土的根試樁均埋設了測試元件鋼筋計,每根樁埋設9層,濕陷性、變異性、黃土與樁基相互作用的復雜性,迄每層對稱布設兩支;其三,單樁浸水試驗,通過浸水,今有關黃土地基與樁基礎的設計計算理論還很不完[2,3]消除黃土自重濕陷引起的負摩阻力。善。目前檢驗鉆孔灌注樁在荷載作用下工作特性的直接和可靠的方法仍然是單樁靜載荷試驗。靜載荷2單樁的三維數(shù)值分析試驗結(jié)果能綜合反映樁土體系的荷載傳遞、側(cè)阻和端阻發(fā)揮程度等工作性能。筆者以西安地區(qū)鉆孔灌2.13D有限元基礎理論3D程序的理論基礎是有限元法,它是將連續(xù)[收稿日期]2002-10-10的求解區(qū)域離散為一組有限個、且按一定方式相互64長
6、安大學學報(地球科學版)第25卷連接在一起的單元結(jié)合體。由于單元能按不同的聯(lián)2.2模型及參數(shù)的確立結(jié)方式進行組合,其本身又可以有不同形狀,因此對樁基礎沉降的預測,都是以經(jīng)驗數(shù)據(jù)和簡化可以模型化幾何形狀復雜的求解域。有限單元法作的一維固結(jié)方法為基礎的。有限單元法由于能考慮為數(shù)值分析方法的另一個重要特點是利用在每一個多層土和土的非線性應力應變性狀等因素,故可能單元內(nèi)假設的近似函數(shù)來分片表示求解域上待求的是最有效的方法。為了對樁性狀做系統(tǒng)化的分析,未知場函數(shù)。單元內(nèi)的近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)把實際問題予以理想化,并把它變?yōu)閿?shù)學上易處理或其導數(shù)在單元的各個節(jié)
7、點的數(shù)值和其插值函數(shù)來的模型的方法是有利的。首先可試用一個比較簡單表達。這樣,一個問題的有限元分析中,未知場函的理想化,當對這個簡單模型的數(shù)學性狀獲得經(jīng)驗數(shù)或其導數(shù)在各個節(jié)點上的數(shù)值就成為新的未知量后,就可能把此種理想化不斷加以改進,使其愈加趨(即自由度),從而使一個連續(xù)的無限自由度問題變近于實際問題。筆者應用3D這種FEM分析程成離散的有限自由度問題。一經(jīng)求解出這些未知序,采用了既容易理解、又容易操作的基本概念和方量,就可以通過插值函數(shù)計算
