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挤密桩应力的弹塑性理论及有限元分析

曹黎娟  
【摘要】:随着我国建筑业的快速发展,对地基基础要求也越来越高。我国软弱地基多,分布广,因此如何提高地基承载力,减小沉降成了十分重要的地基处理问题。挤密桩处理地基是黄土地区尤其是湿陷性黄土地区常用的地基处理方法之一,属于竖向增强体复合地基,具有处理效果好、经济、技术易行等特点。目前,对挤密桩处理地基的研究大都集中在施工工艺的改进和桩体材料的选择上,或挤密前后土体参数的变化上。对挤密桩挤密成孔过程中桩周土体的应力变化和随应力变化发生的桩间土体挤密效果的理论研究并不是很多。且岩土屈服准则以Mohr—Coulomb和Drucker—Prager为常用,这两种屈服准则没有考虑中间主应力的影响或拉压子午线的区别,不能真实反映土体实际的受力状态。 本文基于统一强度理论研究挤密桩桩周土体应力,求出弹塑性极限荷载的统一表达式;并考虑各参数对塑性区发展及极限荷载值的影响,与其他理论结果对比分析,从而说明基于统一强度理论的挤密桩应力分析更加符合土体实际受力状态,结果合理。然后基于大型有限元分析软件ANSYS 8.0对挤密桩挤密成孔过程进行三维有限元模拟,有限元法能够考虑土体应力—应变性质,避免了人为的一些假定。通过非线性计算,得出各种情况下的极限荷载与理论分析结果对照分析。主要结论是:1.引入统一强度理论,介绍其力学模型、表达式及发展应用。土体塑性力学中多以Mohr—Coulomb强度理论为土体屈服准则,本文基于统一强度理论推导出土体的统一弹塑性本构模型,作为有限元分析基础。2.基于圆孔扩张理论,采用统一强度理论作为屈服准则,对灰土挤密桩挤密成孔过程中土


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