高強(qiáng)度樁復(fù)合地基樁土相互作用及有效樁長(zhǎng)的有限元分析.pdf

1、復(fù)合地基因其良好的適用性和經(jīng)濟(jì)性，在高速鐵路、高速公路等工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著高速鐵路、高速公路的快速發(fā)展，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有了很大提高，高強(qiáng)度樁用于高速鐵路、公路路基工程中地基的加固處理已非常普遍。然由于對(duì)高強(qiáng)度摩擦樁承載機(jī)理的理論研究明顯落后于工程實(shí)踐，因此，為提高工程可靠性，工程設(shè)計(jì)中存在盲目增大樁長(zhǎng)的現(xiàn)象，以致不僅提高了建設(shè)成本，同時(shí)給工程施工帶來(lái)困難。針對(duì)這種廣泛存在的現(xiàn)象，本文首先采用大型通用有限元軟件ADINA對(duì)結(jié)構(gòu)物與

2、土體接觸問(wèn)題進(jìn)行了深入探討，在此基礎(chǔ)上，建立了單樁樁土相互作用有限元模型，對(duì)高強(qiáng)度摩擦樁有效樁長(zhǎng)的影響因素及各因素對(duì)有效樁長(zhǎng)的影響規(guī)律進(jìn)行了探討分析，主要工作如下：
　　 (1)對(duì)ADINA軟件中摩擦單元接觸問(wèn)題處理的約束方程法進(jìn)行了改進(jìn)，得出了與Goodman單元相類(lèi)似的切向接觸條件，實(shí)現(xiàn)了用臨界相對(duì)位移增量△Su控制切向接觸的極限條件(滑動(dòng)狀態(tài))，這一成果對(duì)于結(jié)構(gòu)物與土體結(jié)構(gòu)接觸特性分析中土體滑動(dòng)剪切臨界位移的模擬有著重要意

3、義?；谠摻Y(jié)論通過(guò)ADINA軟件開(kāi)展了滑塊模型的數(shù)值計(jì)算，分析了ADINA軟件中接觸計(jì)算條件和參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響規(guī)律，計(jì)算表明：摩擦力與法向力、摩擦系數(shù)成正比；臨界相對(duì)位移增量越大，滑塊滑動(dòng)時(shí)所需的相對(duì)位移也就相應(yīng)變大，滑動(dòng)前相同位移下計(jì)算得到的接觸面切向摩擦力越小。
　　 (2)基于ADINA對(duì)結(jié)構(gòu)物與土體接觸特性模擬的結(jié)論，建立了單樁樁頂荷載作用下樁土相互作用分析模型，并通過(guò)土工離心模型試驗(yàn)得到了驗(yàn)證。利用建立的單樁樁土相互作

4、用有限元模型，開(kāi)展了柔性單樁和高強(qiáng)度單樁的荷載傳遞特性分析。分別討論了同一樁承荷載下不同樁長(zhǎng)、相同樁長(zhǎng)不同樁承荷載時(shí)柔性單樁與高強(qiáng)度單樁荷載傳遞規(guī)律特性。在此基礎(chǔ)上分析了柔性樁與高強(qiáng)度樁的樁土相互作用特性及其荷載傳遞規(guī)律，分析表明，高強(qiáng)度摩擦樁的荷載傳遞能力明顯優(yōu)于柔性樁，樁長(zhǎng)及荷載等因素的變化會(huì)導(dǎo)致高強(qiáng)度摩擦樁的樁身軸力在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)重新分布調(diào)整，但對(duì)樁端阻力及樁頂沉降的影響并不大。
　　 (3)結(jié)合對(duì)柔性樁和高強(qiáng)度樁的樁土相互