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基于ABAQUS的扩大头静压桩连续贯入数值模拟研究

李兴洋  
【摘要】:随着我国城市建设规模的扩大,桩基础被广泛采用。静压桩更是以安全可靠、经济节约、施工文明、绿色环保等优点得到了快速发展。本文在理论分析的基础上,运用大型通用有限元软件ABAQUS对扩大头静压桩进行连续贯入数值模拟,对扩大头静压桩的桩端阻力和桩侧摩阻力、压桩力、以及静压桩的连续贯入模拟等问题进行了研究,为工程应用和更为深入的分析提供充分的依据。本文主要包括以下内容: 1.在ABAQUS软件,建立扩大头桩的有限元模型,采用在桩顶指定位移的方法,选择罚刚度参数法,接触面允许弹性滑移变形,来实现扩大头桩的连续贯入,并且建议桩尖下土体单元合理划分尺寸为扩大头桩最大截面半径的1/2~4/5。 2.利用相关试验参数,成功实现了扩大头静压桩和普通静压桩的连续贯入。两者的对比得到的结果如下: (1)当贯入相同深度,扩大头桩桩锥处(桩拐角处)的径向应力高于普通静压桩桩锥处(桩拐角处)的径向应力,而在同一深度桩身受到的径向应力,扩大头桩桩身要比普通静压桩桩身小;扩大头桩桩身受到的竖向应力低于普通静压桩桩身受到的竖向应力,两者的大小可以反映在压桩力上,即在相同的土体中,要将桩体压入相同深度,扩大头桩所需的压桩力较小。 (2)通过对桩周土体位移分析发现,桩与土体在一定深度是完全分离的,水平方向上土体的最大位移与桩体最大截面桩径基本一致,竖直方向上土体的最大位移发生在桩锥处。 3.将实测压桩力、模拟桩侧摩阻力分别与模拟压桩力进行了比较,得出实测压桩力和模拟压桩力在一定深度吻合的较好。另外,还发现模拟桩侧摩阻力相比于模拟压桩力来说非常小,可以近似的将压桩力看成是纯桩端阻力。再与同等条件下的普通静压桩的模拟压桩力比较,就得到了桩侧摩阻力,从而实现了桩端阻力和桩侧摩阻力的分离。


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