沉桩过程中挤土效应的三维有限元分析

【摘要】：桩基础是一种古老、传统而又应用广泛、发展迅速、生命力很强的基础形式。近二十年来,由于我国高层建筑的发展,桩基被普遍采用。然而,打桩对桩周土和邻桩的影响如何,地面隆起情况等问题,仍一直困扰着科研和工程技术人员,也影响着桩基在工程中的更好运用。为了解并解决上述问题,必须对打桩全过程进行研究。 沉桩的挤土效应是一研究较早的课题,一种经济、快捷的方法是用数值计算方法对其进行模拟。然而,对桩基连续贯入的整个过程的分析仍然是十分复杂的,如桩土间的接触、滑移和摩擦效应,桩尖土体的压密和开裂,其中包含几何大变形、材料非线性及接触面非线性等一系列复杂的问题。现有工作都是将此问题看作是平面问题,本文在分析过程中将整个打桩过程看作空间轴对称问题,编制了三维弹塑性有限元分析程序SOIL 2003。用该程序模拟沉桩挤土过程,分析桩周土体的应力场、位移场的变化以及有邻桩存在时桩间土的应力场、位移场的变化。并结合有关实测资料,对程序进行定性检测。 本文的研究工作进一步提高了对沉桩挤土过程中桩周土体应力场、位移场分布规律以及桩周有邻桩的情况下打桩对邻桩的影响的认识,有助于对桩的挤土效应进行分析和在此基础上进行的桩的设计与施工借鉴。