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基于二维离散单元法,对沉桩过程中钙质砂颗粒破碎情况进行了模拟。采用簇粒来模拟易破碎的钙质砂颗粒,并用形状与变形特性相同的聚粒单元来模拟不可破碎颗粒,对这两种单元特性进行对比,分析不同桩型的沉桩过程、桩周土体的力学响应、沉桩过程中钙质砂的颗粒破碎现象。结果表明：破碎颗粒将引起桩侧土体级配的重新调整,与桩体接触好于不可破碎土体;桩处于颗粒破碎的钙质砂中,其沉桩速度较快,对地基土扰动小于未发生颗粒破碎的情况;对于不同桩型、不同土层,桩体压入过程中,桩周土体应力场分布具有相似性;靠近桩端附近,土中水平应力和竖向应力急剧增大,形成应力核;同等条件下发生颗粒破碎的钙质砂地基土中,桩端应力峰值高于不可破碎土体。 相似文献
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《岩土力学》2017,(5):1454-1462
波浪循环荷载通过堤身和砂质土置换层传递给软土地基,在软土地基中产生循环动应力,使软黏土发生不排水强度弱化现象,严重影响格型钢板桩防波堤承载性能。结合工程算例,基于动力有限元法建立考虑软土循环弱化效应的格型钢板桩防波堤三维弹塑性动力分析模型,对软土地基在循环荷载作用下最大孔压增长规律以及不排水强度弱化特性进行研究。建立格型钢板桩-软土地基系统动力稳定性分析方法,对格型钢板桩-软土地基系统的破坏模式、稳定性以及沉降变形特性进行分析。结果表明:最大孔隙水压力主要分布在格体周围软土层,主、副格仓底部及部分桩-土接触部位的不排水强度发生明显弱化。考虑软土地基循环弱化效应时,格型钢板桩-软土地基系统的稳定性安全系数显著降低。建议在实际工程中应考虑软土地基循环弱化效应对格型钢板桩防波堤稳定性的影响。 相似文献
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《岩土力学》2017,(11):3187-3196
水泥土桩是软土边坡常用的一种较经济的加固结构,但目前对水泥土桩加固边坡的变形破坏特性和抗滑机制认识不清,相应的稳定性评价理论研究较少。建立了一边坡模型,运用有限元分析了离散水泥土桩加固边坡的变形破坏特性,结果发现边坡失稳时,桩-土之间由于变形不协调而产生塑性滑移,强度和刚度都较大的水泥土桩呈S型挠曲变形而发生弯折破坏,未能有效发挥设计要求的抗滑能力,加固边坡最后形成贯通的剪切滑动带而非滑动面。提出了水泥土剪力墙的概念,通过有限元模拟发现,采用水泥土剪力墙加固边坡,因墙-土界面摩擦力的作用,下滑力在剪力墙和边坡滑体之间得到调整,最终促使加固边坡产生整体剪切破坏,有效发挥了剪力墙的抗滑能力。通过桩土复合结构的水平推剪模型试验,验证了数值模拟结果的合理性。 相似文献
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双排桩-锚杆支护的有限元模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
基坑支护模型往往在计算假定的基础上建立,而依据计算假定建立的模型往往不能得到和实际相符的结果。但有限元软件可以较为真实的模拟基坑开挖的过程中应力和位移的变化情况,是土工数值分析的重要手段。本文运用大型有限元软件ABAQUS建立双排桩-锚杆结构有限元模型,全面的考虑土体的特性、桩土的共同作用及桩间土对支护结构的影响等因素,分析支护结构在土体开挖荷载作用下的内力和变形,为设计和施工提供了参考。 相似文献
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混凝土防渗墙是深厚覆盖层地基上修建土石坝的主要坝基防渗结构,是保证大坝安全的关键防线,因此,精细模拟防渗墙的受力状态,对于合理评价深厚覆盖层上土石坝工程具有重要意义。联合增量迭代法和有限元-比例边界有限元耦合方法,实现了土石坝应力变形的跨尺度精细化分析,克服了中点增量法求解局部强非线性问题时精度低的缺陷;发现了防渗墙-心墙接头附近和防渗墙底部土体剪切带的局部大应变特性,阐明了传统方法无法描述土体局部大应变而高估防渗墙应力的机制;提出了设置薄层单元来模拟应变局部效应的高效计算方法,实现了超深覆盖层上高沥青心墙坝防渗墙受力状态的三维精细化分析。本研究发展的有限元-比例边界元-增量迭代法-预设薄层单元的跨尺度非线性分析方法可为深厚覆盖层上土石坝防渗墙的安全评价和设计优化提供理论和技术支持。 相似文献
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方形平板锚抗拉承载力的大变形有限元分析 总被引：1，自引：1，他引：0
基于网格重分和改进的REP应力恢复技术,建立了三维大变形有限元方法研究拉力作用下方形平板锚与黏性土地基的相互作用。与常规的小变形有限元不同,大变形分析能够完整模拟平板锚的上拔过程,如果平板锚底面与土体始终保持接触,三维大变形计算得到的方板与圆板抗拉力相差很小;在无重土中的平板在加载初始即与土体脱离时,方板的承载力略低于圆板。大变形分析给出的立即脱离承载力系数与模型试验数据基本吻合,而小变形有限元与下限分析忽略了方形平板锚的长距离上拔过程对其抗拉力的影响,可能高估深锚的承载力。改进估计方形平板锚抗拉承载力的简化方法,方便于工程应用。 相似文献
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超长灌注桩桩-土界面剪切模型及其有限元模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
由于超长灌注桩为摩擦型桩,建立合适的桩-土界面剪切模型将成为合理且有效地模拟分析其承载变形特性的关键。基于超长灌注桩桩侧摩阻力? 随桩-土相对位移w发挥性状,将? - w关系定义为硬化和软化两种类型,进而将桩侧摩阻力发挥模式分为全硬化模式、全软化模式和混合模式。建立超长灌注桩桩-土界面剪切硬化模型和软化模型,运用ABAQUS二次开发子程序FRIC将建立的剪切模型嵌入有限元,实现剪切模型的有限元模拟,单桩算例表明,剪切模型在ABAQUS中实现是成功的。运用建立的桩-土界面剪切模型对现场试验试桩进行有限元模拟,模拟结果与实测结果较为吻合,表明所建立的桩-土界面剪切模型及其有限元模拟对于超长灌注桩承载变形计算具有合理性和可行性。 相似文献
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目前深基坑桩锚支护结构的研究已引起学者的高度关注,支护结构与土体之间协同工作的研究仍然是一个亟待深入研究的课题。以桩锚支护结构与土体相互作用体系为研究对象,考虑桩后土抗力与锚杆拉力共同作用,建立静力平衡方程,在前人总结的桩锚变形协调条件的基础上,对其进行改进,并与变形协调条件的其他3种算法对比。结果表明,改进的方法更能反映桩锚支护结构受力变形的实际情况,由此算得的锚杆设计拉力较其他方法算得的锚杆设计拉力偏大,这是因为克服了前述方法中忽略锚杆倾角、增大了锚杆的伸长量以及未考虑桩锚实际受力状态的缺点。结合工程实例,应用FLAC3D模拟的桩身内力与改进方法算得的桩身内力基本吻合,说明改进方法的优越性。 相似文献
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预制桩的沉桩过程产生了对桩周土体的挤密作用,桩周土体的力学特性发生了相应的改变,这种改变会直接影响预制桩桩基础的承载力。利用有限元计算分析方法对砂性土地基预制桩沉桩过程进行了数值求解,得到了桩周土体的位移和应力变化规律;在应力路径控制的三轴试验中,模拟土体在受到预制桩沉桩影响的应力状态,试验研究了标准砂在再受荷载作用时的力学特性;在荷载传递法中,运用桩周土体性质的变化试验结果,进行了有限差分数值分析,得到了考虑和不考虑挤土作用的单桩P-S曲线。研究结果表明：预制桩的沉桩过程对桩周土中的径向和轴向应力都有明显的影响,对径向应力的影响大于对轴向应力的影响;挤土效应提高了桩周土的剪切模量值和强度,影响范围大致相当;考虑沉桩侧向挤土影响单桩承载特性有明显的提高,现行的预制桩设计偏于安全。 相似文献
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双排钢板桩结构是由两排钢板桩、桩间土和拉杆组成的挡土、止水复合结构,由于其较土石围堤占地面积小、施工速度快,较钢板桩整体性好,抗地震和波浪等动力稳定性好,在水利、水运、海岸工程中广泛应用。但由于钢板桩受地质条件影响较大,其使用效果和投入成本不尽相同。本文重点搜集和调查了国内外海岸带工程中使用双排钢板桩的工程案例,分别针对岩溶发育的岩性地基,高渗透性的砂性地基和深厚淤泥质软土地基对双排钢板桩的性能影响和设计约束进行分析。结合原有地质条件和设计资料,采用有限元软件补充计算分析,分析研究在各种不同类型的工程地质条件和水文条件下双排钢板桩的应用效果,总结双排钢板桩在海岸带不同工程地质条件下的适用性。发现在岩溶发育地层施工双排钢板桩需要防止打桩造成垂直度差和岩溶连通性带来的渗漏问题;在砂土地层需要防止钢板桩倾斜变形造成锁扣止水性能劣化,进而导致渗漏水甚至出现流砂;在淤泥地层施工时打入桩施工和桩身止水性能都能得到保证,但可能发生较大桩身整体变形,同时应考虑内侧坑底加固以避免踢脚稳定性破坏。本文的研究对发展海岸带生态工程地质和沿海韧性水工建筑物具有工程指导价值。 相似文献
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钢板桩挡墙主动土压力分布的形状效应 总被引：1，自引：0，他引：1
采用有限元数值试验,研究帽型钢板桩的截面形状对墙后主动土压力分布规律的影响。首先,对室内缩尺模型试验进行数值模拟,对比实测数据验证数值模型的有效性;然后,建立钢板桩挡墙数值模型,模拟该挡墙在不同位移模式下土压力变化和分布的规律,与平板挡墙计算结果进行对比,分析钢板桩截面形状对土压力分布的影响,进一步探讨形状效应的可能影响因素及机制。分析结果表明,钢板桩的截面形状影响墙后主动土压力的分布形式,影响程度与位移模式有关;墙体平动和绕墙底转动情况下,钢板桩挡墙凸出部分的主动土压力值大于凹处,但墙体绕墙顶转动情况下差异不明显;主动土压力的形状效应由土拱效应引起,截面高宽比对其影响显著,墙土摩擦角影响有限。 相似文献
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随着城市建设的发展,地铁、地下停车场、地下商场等地下建筑更加普遍,且呈现多样化、复杂化、深入化的发展趋势,使得地下结构物的抗浮稳定性逐渐突显,其中设置抗拔桩是结构抗浮的主要工程措施之一。本文分析了抗拔单桩与群桩的地基破坏模式并揭示抗拔桩的工作机理,应用ABAQUS大型有限元软件对抗拔单桩模型以及群桩模型分别进行了数值模拟,从桩身应力、桩周土体、桩侧阻力等多个角度分析抗拔承载力的影响因素以及群桩效应,结合工程实例分析抗拔群桩距径比()对抗拔承载力及地基变形的影响。结果表明: 在上拔力作用下,单桩中的应力集中于轴心,沿半径及深度递减,桩侧摩阻力自上而下逐渐减小,但随着向上位移的增大而增大; 当基桩的距径比减小时,承载力折减系数增大,群桩效应显著,桩间土与桩有整体被拔起的趋势,不利于结构的抗浮稳定性; =3和=6可以作为划分群桩效应程度的界限。 相似文献
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Y. K. Chow 《国际地质力学数值与分析法杂志》1987,11(6):621-638
A numerical method of analysis based on elasticity theory is presented for the analysis of axially and laterally loaded pile groups embedded in nonhomogeneous soils. The problem is decomposed into two systems, namely the group piles acted upon by external applied loads and pile–soil interaction forces, and a layered soil continuum acted upon by a system of pile–soil interaction forces at the imaginary positions of the piles. The group piles are discretized into discrete elements while the nonhomogeneous soil behaviour is determined from an economically viable finite element procedure. The load–deformation relationship of the pile group system is then determined by considering the equilibrium of the pile–soil interaction forces, and the compatibility of the pile and soil displacements. The influence of soil nonlinearity can be studied by limiting the soil forces at the pile–soil interface, and redistributing the ‘excess forces’ by an ‘initial stress’ process popular in elasto-plastic finite element analysis. The solutions from this approach are compared with some available published solutions for single piles and pile groups in homogeneous and nonhomogeneous soils. A limited number of field tests on pile groups are studied, and show that, in general, the computed response compares favourably with the field measurements. 相似文献
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大规模超长群桩基础工作性能的数值模拟 总被引：3，自引：0，他引：3
超长桩基础在土木工程中的应用越来越多,但对其工作性状的研究相对滞后。以某超长群桩基础工程为例,用三维非线性有限元方法分析了超长单桩及群桩的工作性能。计算中桩、土和承台的有限元模型均用8节点六面体等参单元,桩-土界面用有厚度的接触面单元模拟;混凝土的应力-应变关系用线弹性模型,土体用非线性Duncan-Chang弹性模型模拟;承台施工过程用分级加荷的方法模拟,承台混凝土的硬化过程用变化模量的方法模拟。计算结果表明,超长单桩的承载性状属摩擦桩,其桩身失稳的原因是桩侧土体的破坏;在群桩基础中,不同位置基桩的工作性能不完全相同,承台周边桩的工作性能与单桩类似,而与内部桩的差别较大;现行规范中推荐的群桩效应系数和有限元计算结果间存在较大差别,表明现行规范可能不适用于超长群桩基础,对超长群桩基础的工作性能进行深入研究是必要的。 相似文献
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This paper presents a ‘Eulerian‐like’ finite element technique to simulate the large accumulated displacements of piles subjected to multiple hammer blows. For each hammer blow, results are obtained using a standard small strain finite element model and, at the end of each hammer blow, material flow is taken into account with reference to a fixed finite element mesh. Residual stresses calculated at the Gauss integration points of the deformed finite element mesh are mapped on to the fixed finite element mesh, and these stresses are used as initial stresses for the next hammer blow. At the end of each hammer blow, stiffness and mass matrices are recalculated for the volume of material remaining inside the fixed finite element mesh. Results obtained with and without allowing material to flow through the fixed mesh are compared for several hammer blows. Build up of residual stresses, soil flow and yielded points around the pile are presented for plugged, partially‐plugged and unplugged piles. Using the new finite element technique, the driving of a pile from the soil surface is studied. The ability to analyse this and other large deformation problems is the main advantage of the new finite element technique. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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南京扬子储煤筒仓基坑工程地基中分布有厚度较大的软土层,且该工程基坑为11.40 m深,直径约27.0m的开口圆环形,其中开口段弧长约10.0m.基坑围护结构采用钻孔灌注桩结合环形内支撑的型式.开口段对基坑的变形和稳定性有较大的影响.以该工程为例,采用三维有限元数值分析方法,建立了摩尔-库仑弹塑性模型,进行不同开挖阶段的数值模拟计算,并与监测结果进行了对比.结果表明,计算值与实测值差距较小,变化趋势基本一致,有限元计算的结果是可信的,可为类似工程优化设计与施工提供参考. 相似文献
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对桩及承台采用线弹性有限元模型,对承台下桩周土采用弹塑性有限元模型,对群桩以外的土体采用线弹性无限元模型,在桩土接触面上设置接触面单元,利用三维弹塑性有限元对桩%D土%D承台相互作用进行了分析。得出了如下结论 :承台下桩顶反力总体表现出角桩最大,边桩次之,中桩最小的分布规律,随着作用在承台上的荷载增大,桩顶反力趋于均匀分布,承台下桩侧摩阻力是由桩端向桩顶逐渐发展的,承台对桩上部侧摩擦阻力存在削弱作用。为了验证本文方法的可行性,对承台下有九桩的情况进行了静载试验,将试验结果与本文计算结果进行了比较。 相似文献