路堤下水泥土桩复合地基性状的有限元分析
桩基础有限元极限分析应用研究—强度折减法
如何在ANSYS软件中输入极限分析参数
(2) 公式(2)的岩土材料参数输入
岩土材料参数不仅涉及到桩土材料参数的输入，而且 涉及到接触界面材料力学性质，因此建议采用APDL参数 化语言编程方法，便捷地实现参数的输入。如：
TM1=6e6
（弹性模量）
PSB1=0.3
（泊松比）
MD1=1800
（密度）
CSR1=11500
分析桩的竖向承载力特征值。
1. 桩基础有限元极限分析方法
强度折减法
若评价桩基础的安全性，可以采用对岩土材料进行强
度折减的方法，实现安全性评价。c和值的折减如下：
c' c/ F
(3)
' arc tan(tan / F)
(4)
其中，F为桩基础的安全储备系数。
增量加载法
增量加载法是当前有限元极限分析的常用方法，桩基础 的极限载荷确定需要从计算P-S曲线和相关极限承载力判定 方法确定，安全系数为超载安全系数。
2 3 sin 2 3 (9 sin2 )
k
6 3c cos 2 3 (9 sin2 )
3. 桩土界面性质的模拟
（1）桩土
土两种材料的界面层力学特征。
接 触 单
（2）接触面的材料属性与 元 桩基础不同施工的工法
采用接触面材料属性的变
化解决不同工法对桩周地基的影 响。
(a) 实体分网
(b)桩身分网
图 桩基础有限元计算模型网格图
P/10kN
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0
10
载荷试验的P-s曲线
20
30
40
复合地基固结性状有限元分析与研究
地 基土 中的超静孔 隙水 压力较 小 ， 且沿着桩 身长度 方 向孔压 值呈现 一种递减 的趋势 。 这主要 是因为外 部 荷载在 不断施加 过程 中 ， 使桩顶 处土体 中产 生 了
应 力 积聚 ，且在 加 荷初 期 主要庙 孔 隙水压 力 来承
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２４ ５
燕 山大 学 学 报
２０ ０７
Ｐ ＡＸＩ ，它是一 种功 能强大 的专 门针 对岩土 工程 Ｌ Ｓ 中变形 与稳定计算 的有 限元分析软 件 。 Ｌ ＸＩ Ｐ Ａ Ｓ具 有先 进 并且 强大 稳 定 的本构 关 系模 型 可精 确模 拟 土 的特性 ，各 模型参 数充分 结合 了岩土 工程 实践 ；
． ，
，
分析 的基本方程 ， 该方程 的有 限元 解法 是岩土工程
收稿 日期：２ ０ －９０ ０ ６０ －１
本 文 采 用 的 有 限元 计 算 是 基 于 有 限元 软 件
作者简介：曹海 莹 （９ ９ ） １７ － ，男 ，河北廊坊人。硕士。主要研 究方向为岩土工程数值计算与地基处理新技术。
施 加荷 载 １０ ｋ ５ Ｎ，经 历 ９ ０天 ： 图 ５为施加 荷载 ２ ０ Ｎ， 历 １０天后 ， 侧和桩 端下土体 的超孔 ５ 经 ｋ ５ 桩 隙水压 力沿 深度方 向的变 化 。 由孔压 分布 图可知 ， 桩 顶 附近 的超静孔 隙水 压力 比较 大 ， 桩侧和 桩端下
充分考虑 了饱 和土 体的渗流 与孔 隙水压 力 的消散 ， 强大 稳 定 的静态 渗流 模 型可 应用 于 分析 复 杂 的渗 流 问题 ：用 户可 自定义 新 的土模 型 ，并将 之用 于
超孔 压 ，而后 随着 时间 的增加超孔 压逐渐 消散 ，与
深厚软土地区桩—网复合地基承载性能的有限元分析
大面积深 厚软土桩—网复合地基的沉降规律； Han J［6］采用 DEM 离散元法对土工格栅加筋路堤与未加筋 路堤进行对比研究，分析两种情况下的土工格栅的竖 向和水平应力、弯拉应力和路堤沉降的变化规律。
现场试验与模型试验因受施工条件的影响很难 有效开展深厚软土条件下的数据监测，且有限元分 析方法大多未考虑排水固结条件下的地基沉降。结 合杭州至海宁城际铁路工程盐官车辆基地深厚软土 的软基处理工程，以室内模型试验为模拟工况，采 用 Midas GTS NX 有限元软件进行分析。模拟排水 固结条件下水泥搅拌桩 － 塑料排水板 － 土工格栅桩 —网复合地基各个施工阶段，对比分析整个过程中 沉降变化规律及承载力性能，有效的验证了室内模 型试验的合理性，为实际类似工程提供理论支持。
2
浙江交通职业技术学院学报
水板进行排水固结。
表 1 模型材料情况
有限元模拟上部加载时采用均布荷载方式，荷 载大小 30kPa，加载时间 365d，分 50 段时长依次 记录监测数据。模拟工况及模拟材料参数参考地勘
模型材料
模型尺寸
填 土、 碎 石 垫 1. 6m × 0. 9m × 0. 1m 层与砂垫层
1 模拟工况
模型试验中，土层自下往上依次为淤泥质软土 地基、砂垫层、碎石垫层与填土。模型桩采用聚氨 酯橡胶棒，在砂垫层与碎石垫层之间铺设聚乙烯三 向拉伸土工格栅，并在模拟软土地基中插入塑料排
收稿日期： 2019 － 04 － 29 作者简介： 余传波 （ 1978 － ） ，男，四川达州人，高级工程师，E － mail： 757359610@ qq. com。
修正剑桥模型，上部垫层与填土采用 Mohr—Cou-
lomb 模型。模型桩采用转动约束，土体与其他材 料采用自动约束，并分三步进行分析，第一步为土 工格栅与桩体初始应力分析，后续依次进行加载与 静置分析。
CFG桩复合地基有限元分析
CFG桩复合地基有限元分析作者：潘宏鑫来源：《科技视界》 2014年第10期潘宏鑫(宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川 750021)【摘要】本文针对银川地区开始使用CFG桩处理的地基，结合实际工程案例，分析不同荷载作用下复合地基的沉降情况；对CFG桩复合地基进行了有限元模拟，考虑桩长、褥垫层厚度的影响，计算分析不同荷载作用下的沉降情况。
为银川地区后续工程提供经验和借鉴。
【关键词】CFG桩；复合地基；有限元当天然地基不能满足上部结构对承载能力的要求时，应该考虑改善和提高天然地基的承载能力，以满足现代高层建筑对地基承载能力的需求。
复合地基(composite foundation)指部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。
在国内外建筑工程地基处理中采用复合地基的比较多，即使在地质条件较好的工程情况下，为了达到承载能力和经济适用的要求，材料桩逐渐被工程师们在实际工程中所使用。
作为材料桩的一种，CFG 桩已经广泛应用我国建设工程项目之中，只是在计算理论方面存在着落后于实践工程的问题，还有待于工程师们在这方面多做一些研究分析。
CFG桩(cement-flyash-gravel pile)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌合形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。
具有施工便利、操作方便、污染小、工程造价较低等优点，逐渐地被工程师们在我国建设工程之中所采纳。
在本文中，对CFG桩复合地基采用有限元数值模拟分析，结合银川地区具体工程实例，分析了理论和实际值之间存在的差异，为银川地区在实际工程中采用CFG桩复合地基提供一些合理的参考。
目前银川地区采用CFG桩复合地基处理技术缺乏理论和试验依据，只能是参照行业标准《建筑地基处理技术规范》所给出的承载力、沉降进行计算分析。
1 工程实例宁夏银川市某商业广场位于银川市金凤区，其Ⅱ-6#住宅±0.00标高为1114.20m，基础底标高为1107.20m，基础与CFG桩之间做300mm厚的砂石垫层，总建筑面积27500㎡，总高度99m，框架剪力墙结构，地上32层，地下1层，基础埋深7m，使用筏板基础。
水泥土桩复合地基的路堤填土差异变形解析算法
水泥土桩复合地基的路堤填土差异变形解析算法随着城市发展的不断壮大，道路建设成为各地政府重点推进的工程项目之一。
而道路建设中路堤填土的工程质量对道路使用寿命、行车安全等方面具有至关重要的影响。
一些地区的地基条件较差，路堤填土容易发生差异沉降，建议采用水泥土桩复合地基来解决此问题。
水泥土桩复合地基是一种常用的地基加固技术，通过钢筋混凝土桩的加固和沉管水泥土灌注桩的加固结合，能够有效地增强地基的承载力和稳定性，达到减小差异沉降及渐进沉降的目的。
但是，路堤填土差异变形仍然会影响基础的稳定性，因此需要进行算法解析。
以下是水泥土桩复合地基的路堤填土差异变形解析算法的阐述步骤：第一步，进行路堤填土的工程地质调查，对于路堤填土差异沉降严重的地带，要进行开挖试验，以测量沉降量和荷载响应。
通过试验数据分析，确定水泥土桩复合地基的桩径、长度、间距和地基处理深度等参数。
第二步，进行水泥土桩施工前的地面平整处理，确保地面平整度符合设计要求。
然后，根据前期试验测量数据，施工水泥土桩。
桩的直径一般是500毫米左右，深度不得少于7米。
桩与桩之间的间距应根据设计要求进行设置。
第三步，进行沉管水泥土灌注桩的施工。
沉管水泥土灌注桩的直径一般在300毫米左右，深度不得少于6米。
灌注桩通常设置在路堤边缘处，以增加桩的密度，提高桩的承载力。
第四步，进行路堤填土的施工。
在填土过程中，要注意填土的均匀性和压实度。
填土压实的充分性对于路堤的承载力和稳定性具有非常重要的影响。
填土完毕后，再次进行沉降量和荷载响应的测试，以确定工程质量。
通过以上几个步骤，完成了水泥土桩复合地基的路堤填土差异变形解析算法。
这种方法能够有效地提高路堤填土的承载力和稳定性，保障道路使用寿命以及行车安全。
在实际工程中，根据具体情况，还可以采用其他地基加固方法，提高工程质量。
水泥土桩承载特陛的有限元分析
水泥土桩承载特陛的有限元分析水泥土桩是一种常用的地基桩支撑结构，用于支撑跨越深度较大或者潜力高的设施和场所，如高层建筑或者大型路桥等。
由于水泥土桩受到地表负荷和周围土体地势的影响，其承载能力以及抗压和剪切力存在明显的不确定性，因此，对它们进行有限元分析是必要的。
有限元分析是一种数学模型，可以在有限的特定区域中，根据相关物理和力学原理，用数学方法对土桩的状态进行预测和计算。
借助有限元分析，我们可以精确地测定水泥土桩的承载能力和抗力水平，进而决定桩的位置、深度及施工方案，保证土桩的质量和安全性。
具体而言，有限元分析通过模拟桩体所处的水泥土桩承载特性，应用桩体的力学模型，预测桩体的抗力能力以及抗压、剪切性能等，从而决定桩体是否满足要求，有效地确定桩体的施工质量和安全性。
首先，有限元分析需要计算水泥土桩的屈服限，以及桩体在抗压、剪切力、抗弯力和拉力下的变形行为，这些属性将决定桩体的长度、深度和支撑力等参数。
其次，有限元分析需要计算水泥土桩的变形量和承载力。
首先，我们可以对桩体整体进行变形量计算；其次，我们可以模拟桩体在埋入土体和周边环境中的实际体积，以计算桩体分析抗压力大小并判断其质量；最后，可以计算桩体的承载力，预测其最大的可抗力。
最后，有限元分析还将针对水泥土桩的施工安全进行模拟分析，对桩体的施工过程进行模拟，根据土体的失稳行为和力学性能，以及桩体的施工施工流程，判断桩体的安全性，并评估出有效的施工方案。
因此，有限元分析可以有效地预测水泥土桩的力学性能和承载能力，确保其安全性和质量，保证桩体的可靠运行。
有限元分析对于精确地估算水泥土桩在高度承载负荷下，以及在不同条件下抗力学特性和安全性都极其重要。
有限元分析可以通过提高精确度和节省施工成本，帮助工程师们做出更科学的判断，并给工程实施提供有力的保障。
综上所述，有限元分析是对水泥土桩承载能力和抗力特性进行正确评估与估计的重要方法，其在水泥土桩的精确设计中具有重要意义。
路堤沉降及压实度变化规律的有限元分析
路堤沉降及压实度变化规律的有限元分析发表时间：2017-12-11T16:07:55.390Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：刘冠钊[导读] 摘要：路堤是许多交通设施的基础，而路基沉降和变形问题是诱发各种交通建设质量通病的一个重要而不可忽视的因素。
因此对路堤基沉降变形规律的研究就显得尤为重要和迫在眉睫。
本文通过对路堤填筑过程进行渗流应力耦合模拟，分析了高填方路基沉降变形规律及压实度变化规律。
以期为类似工程提供参考。
佛山市盛方达建设工程检测有限公司广东佛山 528000摘要：路堤是许多交通设施的基础，而路基沉降和变形问题是诱发各种交通建设质量通病的一个重要而不可忽视的因素。
因此对路堤基沉降变形规律的研究就显得尤为重要和迫在眉睫。
本文通过对路堤填筑过程进行渗流应力耦合模拟，分析了高填方路基沉降变形规律及压实度变化规律。
以期为类似工程提供参考。
关键词：路堤；沉降变形；压实度；规律1 引言填土被广泛用于路堤、堤坝、渠道和地基工程，填土的质量指标主要用压实度表示。
在路堤施工中，如果填土工程的压实度达不到标准，对路堤而言，将产生过大的工后沉降，导致路面开裂，致使路面结构早期破坏，大大影响了路堤的使用寿命。
因此，路基压实可增加路基的强度及稳定性，并可降低工程后期的路基沉降量。
为了探寻填方路堤在压实度以及沉降量受填筑路堤高度的影响特点，文章进行了以下研究。
2 计算模型及边界条件GeoStudio是一套专业、高效而且功能强大的适用于地质工程和地质环境模拟计算的仿真软件。
本研究就是通过采用GeoStudio有限元软件，对路堤填筑过程进行应力-渗流耦合模拟，获得路堤和地基的应力应变分布规律，进而研究路堤沉降和压实度在各种工况下的变化规律。
依据地质勘测资料，地表存在约12m深的粘性土，之下为岩基，基岩的变形远小于地基粘土，其变形可以忽略。
因此路基以下的地基深度取12m，表层3m为坡积粘土，之下9m为残积粘土。
桩承加筋土复合地基现场试验及有限元分析的开题报告
桩承加筋土复合地基现场试验及有限元分析的开题报告一、研究背景土工复合地基是根据现场土体的情况和工程需求，通过在土体中加入某些改性材料（如纤维、树脂、纳米材料等）和添加工艺（如水泥加固、动力碾实、快速沉积等），使得土体的物理力学性质满足规定的强度要求或其他性能指标，并与地基体系紧密结合，以改善其强度、变形和稳定性等，达到加强地基的目的。
在传统的土工加筋的基础上，引入了桩承作用，即在地基中设置钢筋混凝土桩，以进一步增加土体的承载性能和变形控制效应。
桩承加筋土复合地基在高速公路、桥梁、机场、码头、工业场地等地基加固工程中得到了广泛应用，并取得了良好的效果。
因此，针对桩承加筋土复合地基的实际应用效果及其力学性能，进行现场试验及有限元分析研究具有重要的理论与实际意义。
二、研究目的本研究旨在通过现场试验及有限元分析两个方面，对于桩承加筋土复合地基的强度、变形和稳定性等力学性能进行全面、准确的研究与探讨，以期为工程实际中的地基加固提供科学依据和理论支撑。
具体研究目标为：1. 分析桩承加筋土复合地基在加载过程中的应力与应变关系，探究其承载力特性。
2. 分析桩承加筋土复合地基在加载过程中的位移与时间关系，探究其变形特性和稳定性。
3. 比较几种不同类型的桩承加筋土复合地基的力学性能、经济性以及工程适用性，在实践中提出具有一定参考价值的选择建议。
三、研究内容与思路1. 现场试验选取适当的试验场地，设置一定数量的桩承加筋土复合地基试验模型，采用电子测力仪、位移计等仪器测量其在不同荷载下的应力变化、变形规律等参数，并记录实验数据。
实验过程中应尽量模拟实际工程环境，减小各种误差的影响。
2. 有限元分析基于现场试验所获取的数据，建立桩承加筋土复合地基的有限元模型，在ANSYS 等软件平台上进行仿真计算，分析其应力场、位移场和变形规律等，以及桩身所承担的荷载大小、分布情况等。
通过比较现场实验数据和数值模拟结果，验证模型的正确性和可靠性。
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２ ． ｍ， 填土高度为 ５６ｍ（ 载 ２５ｍ） ６０ 试验 ． 超 ． 。路基采 用粉 体搅
拌桩处理， 桩长 １ ． ｍ， １０ 间距 １３ 三角形布置， ． ｍ， 桩径 ５ 路 ０ｃ ｍ，
堤边坡为 １ １ ５ ：． 。
１２ 有 限元模 型建 立 ．
文 中应用 ２ －ｇ ａ Ｄｓ ｍ 有限元分 析软件建模并进行数据处理 ， ｉ 计
算模型见图 １ 考虑对称性， 以通过路基中线的竖直面为对称面， ｂ 计 算 模 型 的有 限兀 网 格 划 分 图 ） 取半结构计算 ， 计算模 型采用 ４ 节点 四边形 平面单 元 ； 划分 ４ 个 圈 １ 计算模型与有 限元网格 圈 单元组， 分别为桩体、ｌ Ｃ 土层、 土层、 土层及垫层， 改变垫层 ２ １ 桩 土模 量 比对 桩顶 应 力的 影 响 ． 弹性模量值 ， 拟基础刚度 的变化 ， 模 计算模 型竖直 方 向 ｃ ， 范 １ 由分析 可以看 出 ， 土模量 比从 ５ 随桩 增大 到 ５０ 各桩桩顶 应 ０， 围内每米划分一层单元 ， 范围内每 ２ｍ划分一层单元， 共划分 力不断 增大。尤其 是 当桩土 模量 比在 ０ ０ 之 间时 ， 顶应 力 ～１０ 桩 １ ３ 个单元， ｌ） ０ ５ 图 ｂ为计算模型的有限元网格划分图。 随桩土模 量 比增大而 陡增 ； 当桩 土模量 比超 过 １０时 ， 而 ０ 桩顶 应
１３ 计算条件和计算方案 ．
复合地基桩体和桩 间土 均采用 Ｄ ｃｅＰａｅ 弹塑性 模 型 ， ｍ ｋｒ ｒ ｒ － ｇ 其屈服准则表达式为 ：
Ｆ＝ ＋ａ ｌ Ｉ —ｃ＝０ （） １
力增长趋势减缓 。
这是由于在荷载作用下 ， 当桩土模量比较小时， 路堤下复合 地基的桩身变形量较大 ， 应力集中现象不明显 ， 桩间土承担较大
在荷载作用 下 ， 刚性基 础下 的复合地 基的基 底始 终保持 平面 ， 复 合地基的顶面在竖 向是等 变形 的 ， 在褥垫 层协 调作用 下 ， 土 或 桩 变形稍有差别 。而在路堤荷 载作用 下 ， 地基受力变形 后填土 复合 底面不再保持平面， 其力学性状将会有别于刚性基础下的复合地 基。对路堤荷载作用下复合地基力学性状 的研究较少 ， 远远落后 于其在公路、 铁路等工程中的应用 ， 开展对该方面复合地基力学
２ 有限元计算结果及分析
比， 不同 ， 有所 刚性基 础 下复合 地基 桩 顶应 力 随桩土 模 量 比线 性 经计算得 １ 号桩最终沉 降量 为 ５ ． ｏ２与实测所 得 １ ９ １ ｎ， 号孔 增大 。
收稿 日期 ：０ ５１ ．８ ２ ０ ．１０
作者简介 ： 伟 （９０ ）男 ， 左 １８． ， 河北工程大学硕士研究生 ， 河北 邯郸 杜海金 （９２ ）男 ， １６． ， 教授 ， 河北工程大学 ． 河北 邯郸
其中，ｌ ｆ 为第一应力不变量；２ Ｊ 为第二偏应力不变量； 为摩 ａ
阻力 ， ｃ为粘 聚力 。
文中计算 了 ２ 组方 案 ， ７ 各计算 方案地 基土 的弹性 模量 值保
持不变， 改变垫层 和桩体弹性模量值 ， 实现桩体 、 垫层与地基土 弹 由此可见 ， 桩顶应力并 不是 随桩 土模 量 比的增长 而无 限增 大 ， 桩 性模量 比的变化 ， 通过改变 垫层厚度及上部 荷载数值来模 拟路 堤 土模量比仅在一定范围内对其影响较大 ， 超过这一范 围对其几乎 厚度的变化 ， 实现荷载变化对复合地基的影响。 没有影 响 ， 即存在一个最价模量 比。这 与刚性 基础下 复合 地基相
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第３ ２卷 第 ９ 期 ２００６年 ５月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣ ＴＵＩＥ
Ｖ０ ． ２ Ｎｏ ９ １３ ． Ｍａ ． ２ ０ ｙ ０６
文章编号 ：０ ９ ８ ５ ２ ０ ｝９ ０ ８０ １ ０ － ２ ｛０ ６ ０ — ６ — ６ ０ ２
荷载 ， 桩顶应力较小 ； 着桩土模量 比增大 ， 随 桩体 向路 堤刺入量 逐 渐增大 ， 应力集 中现象 明显增 强 ， 应力显 著增长 ， 间土承担 桩顶 桩 荷载逐 渐减小 ； 当桩土模 量 比增大 到 １０后 ， ０ 桩与 垫层模 量相 差 很大 ， 应力集 中现 象不 再 加强 ， 桩顶 应 力 的增 长 幅 度逐 渐 减小 。
０６３ ５０８
复合地基是指部分土体被增强或被置换形成增强体， 由增强 最终沉降量 ５ ． ｎ ３７ ｒ相当接近， ｃ 说明有限元模型及参数选取是正 体和周围的土共 同承担上部荷载 的地基 …。但是 ， 前复合 地基 确 的 。 １ 目 ． 的承载力计算和沉降计算理论都是建立在刚性基础上的ｌ ， ２ 认为 ｊ
性状的研究具有重要 的工程价值和理论 意义 。
１ 七
ａ计算模 型 ）
１ 工程实例与有限元分析模型的建立
１ １ 工程 实例 ． 选择沪宁高速公路昆山试验段 ｌ 号断面（ ２ 桩号为 Ｋ ９ ５ １ ＋１０ Ｋ ９ ２７５进行分析 ， １ ＋ ９ ．） 其路堤底宽 ３ ． ８ ０ｍ正常设计路 面宽
路 堤 下水 泥 土 桩 复合 地 基 性 状 的有 限元 分 析
左
摘
伟
杜海金
李俊妞
要： 结合工程实例 ， 对水泥土搅拌桩复合地基 的变形 、 强度 、 承载特 性、 荷载传递 、 桩土 间相 互作用 等力学性状进行 了
研 究； 探讨 了桩土模量比 、 桩长 、 载对桩 顶应力的影响， 荷 及桩 土模 量 比对桩土 中荷 载传递 规律 的影响 ， 得到 了具 有 一定 工程价值 的结论。 关键词 ： 填土路基 ， 柔性荷载， 有限元法 ， 复合地基 中圈分类号 ： Ｕ ７ ． Ｔ ４ ３１ 文献标 识码 ： Ａ