静压桩沉桩贯入及承载力的数值模拟研究

【摘要】：近年来,随着城市基础建设的高速发展,高层建筑不断增多和密集,桩基已成为高层建筑基础的主要形式。静压桩以其振动小、噪音低、对环境影响小等优点,越来越受到工程界重视。静压桩在江、浙、沪、粤等沿海软土分布较广的地区以及人口密集的大城市的应用很广,取得了良好的效果,是一项非常实用的桩基类型。 在饱和软粘土中静压桩会产生严重的挤土效应,它对桩周土体、周围建筑物和其他工程环境将产生严重的不良影响。这一问题早已引起了人们的关注,最早的研究始于50年代,至今这一问题仍然是一研究热点。由于该问题非常复杂,涉及到多方面的基本问题,虽然已有很多学者采用不同的方法对该问题进行了研究,但仍然没有获得满意的结果。本文在通用软件ANSYS平台上对静压桩进行数值分析,利用位移贯入法,巧妙地利用边界位移条件使桩体贯入,并考虑土体弹塑性本构关系、大变形和桩—土滑动摩擦等复杂问题,使其更符合静力压桩实际情况,求出沉桩过程中水平应力场和水平挤土位移场,并与实际试桩试验数据相比较,得出有关结论。 基于快速拉格朗日差分法的FLAC软件为分析桩土共同作用提供了新的途径。本文采用FLAC自带的接触单元,并利用FLAC软件中自带的FISH语言编制程序,在桩顶施加从0线性增长到一定数量的竖向和水平荷载,记录下相应荷载作用下的竖向位移和水平位移,得出竖向荷载—位移和水平荷载—位移曲线,并与实测数据进行对比。同时采用在桩顶施加力的方式模拟沉桩过程,与采用ANSYS计算的水平应力场进行比较,结果较为一致,表明采用有限元法和快速拉格朗日差分法对静压桩进行数值模拟是两种行之有效的方法。相对与ANSYS软件,FLAC对于这种多重非线性计算有着更好的收敛性。