循环荷载作用下单桩摩阻力数值模拟

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单桩不同加载条件下有限元模拟及侧摩阻力分析

ｅｔ，ｓｔｏｌｆｃｎｓｉｒｓｎｂＡｄｔｎｔｇｅｓｕａ０ｏｔｅｔｉｌａｉｅｏｔｒｓｂｔｒｏｅｍｅａｄｃｅｑｉｔｕｅａｏａｌ．ｎｅ，ｈｕｈｔｍｌｉｆｈｍｃｏｄｇｍｔ，ｅｓｅｓｅｈｄｏｌｅｓｄｓｅｎｅｈｏｒｈｉｔｎｓｎｈｈｔｄ
加载方式进行数值模拟，出桩上部荷载传递过程中桩及桩周岩土体应力及位移，出各单元的应得求
力应变，确定出桩侧法向应力，结合桩土之间摩擦试验的参数，根据莫尔一库仑理论求出桩侧摩阻力。最后将有限元数值模拟和自平衡实测侧摩阻力值进行对比，验证了在选用合理的模型和物理力学参数的基础上，有限元计算的侧摩阻力值和实测值较吻合，通过有限元方法计算获得的单桩侧摩阻力值具有一定的可借鉴性和实用性。
ＸＵｎ。ＮＡＩＬｉＹａｅ
（ｏｓｕｔｎａｄＣｌｇ。ｒｉｅｉｌ
Ｕｉｒｔｎｅｉｖｓｙ，Ｃａｇｈｎ１０２，ｈｎｃｕ３０６
）
、
Ａｓｒｃ：ｈｓｐｐｒａｐｉｄｔｅｐａｔｎｌｓｃＦＭｏｓｌｔｇｓｔｏｄｎｔｏｎｅ－ａａｃｄｍｅｏｆｓｇｅｂｔａｔＴｉａｅｐｌｈｌｓｃａｄｅａｔＥｔｉａｉｔｉｌａｉｇｍｅｄａｄｓｌｂｌｅｔｄｏｉｌｅｉｉｍｕｎａｃｈｆｎｈｎｐｌ．Ｉｕｅｏｔｃｌｍｅｔｔｉｌａｅｔｅｄｓｏｔｕａｅｂｔｅｎｐｌｄｓｉａｄｃｍｂｎｄｔｅｓｕｔｒｈｒｃｒｔｓｏｉｅｔｓｄｃｎａｔｅｅｎｓｏｍｕｔｃｎｎｅｆｃｅｅｉａｏｌｎｏｉｅｔｃｕｅｃａａｔｉｉｆｈｉｉｗｅｎｈｒｅｓｃｓ．ａ１ｋｍａｓｈｕｃｍｅ训ｏ１］ｍｃｓ．Ｔｅ０ｔｆｄｏｓｏｓｆａｉｎｏｅｓｂｌ］ｅｏｄｔａｅｓｌｂｌｃｄｍｅｏｉｄｃｉｃｄｔｔｅａａｌｄｎｏｆｈｒｃｄａｔｔｅ－ａａｅｔｄｉｆｌｏｎｉｅｎｈｏｈｆｆｎｈｎｅ

桩组负摩阻力的数值模拟

Numerical Modelling of Negative Skin Friction on Pile Groups
Y. K. Chow, C. H. Lim & G. P. Karunaratne
Department of Civil Engineering, National University of Singapore, 10 Kent Ridge Crescent, Singapore 0511 (Received 9 August 1994; revised version received 16 February
Computers and Geofechnics, Vol. 18, No. 3, pp. 201-224, 1996 Copyright 0 1996 Ekvier Science Ltd Printed in Great Britain. All rights reserved 0266-352X/96$1 5.00 + 0.00 0266-352X(95)00029-1 ELSEVIER
Id)
Fig. 1. Pile group subject to negative skin friction: (a) problem considered; (b) consolidation of upper soil les on soil.
201
202
Y. K. Chow et al.
Recognizing the group effects on negative skin friction on piles has led Broms [3], Combarieu [4] and Briaud et al. [5] to suggest empirical methods to determine the distribution of downdrag loads among group piles. These empirical methods are, however, developed based on limited data and do not provide an understanding of the behaviour of pile groups subject to negative skin friction. Poulos and Davis [6] and Kuwabara and Poulos [7] developed a simplified boundary element method to analyse negative skin friction on end-bearing pile groups utilizing Mindlin’s [8] solution in conjunction with the “mirror image” technique. This approach is, however, confined to piles bearing on a rigid stratum such as sound rock. Chin [9] and Chow et al. [LO]extended the method of analysis to the more practical situation in which the piles are socketed into a stiffer compressible stratum by using the fundamental point force solutions of Chan et al. [l I] for a layered soil. These theoretical methods enable the important parameters influencing the downdrag loads on group piles to be studied in a rational and systematic manner. The approach proposed by Chin [9] and Chow et al. [lo] is, however, complicated to implement and the computer program can be time-consuming to run for large pile groups. There is therefore a need to develop simplified methods suitable for routine analysis of negative skin friction on pile groups. In this paper, simplified methods of analysis are examined and the reliability of these methods assessed by comparison with solutions obtained from more rigorous approaches. METHODS OF ANALYSIS The problem considered is a pile group which penetrates a consolidating upper soil layer to socket into a stiffer lower bearing stratum (see Fig. 1). The

基于ABAQUS软件的单桩静载试验数值模拟

ＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅ
ＧＡＯＬｕ—ｃｈａｏ，ＹＥＳｈｅｎｇ—ｙａｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＭａｔｅｉｒａｌｓ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪａｉａｎｇｓｕＮａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ）
减少；桩土相互作用变化也是 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 高桩极限承载力的手段。
关键词：单桩极限承载力；ＡＢＡＱＵＳ；摩擦系数；Ｑ—ｓ曲线
中图分类号：ＴＵ４７３．１文献标识码：Ａ
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｎｇｌｅｐｉｌｅｓｔａｔｉｃｌｏａｄｔｅｓｔｂａｓｅｄｏｎ
ｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｄａｔａｏｆａｃｔｕｌａｐｒｏｊｅｃｔ，ｓｅｌｅｃｔｅｄｏｆｐｉｌｅａｎｄｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃｓｐａｒａｍｅ —
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｌａｗｏｆｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｉｎｒｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｐｉｌｅａｎｄｎｕｍｅｉｃｒｌａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

竖向荷载下钻孔灌注桩单桩的数值模拟分析

第５６期／
秦
力等：竖向荷载下钻孔灌注桩单桩的数值模拟分析
７５
一
互
一一
７３
图１Ｍｏｒｏｌｍｈ— ｕｏｂ屈服模型Ｃ
图２偏应力平面上屈服面的形状
而摩擦角控制着材料在仃平面上的屈服形状，图２见。当摩擦角的取值范围不同时，ｈ－ｏ— ＭｏｒｕＣ
ｌｍｏｂ模型也会表现出不同的性状。１２桩基试验概况与有限元模型的建立．试验时，由电动高压油泵给置于试桩面的油压千斤顶逐级加、载，卸其情况见表１千斤顶作用线通，过试桩中心。并取５个不同的桩基截面进行内力测试。
工程总队，河北保定０１５）７０１
摘
Байду номын сангаас
要：针对某工程实例，利用有限元分析软件建立了单桩桩一土体系有限元模型，析了桩土模分
型的荷载一沉降曲线及桩侧与桩端阻力的传递规律。结果表明，拟分析结果与桩基静载试验数据仍模存在一定误差，并对误差产生原因进行了理论分析，分析结果对桩土模拟及单桩设计有一定参考价值，也为群桩基础分析奠定了基础。关键词：一土有限元模型；比分析；桩对数值分析
分析方法主要有：荷载传递法、弹性理论法、剪切位移法及各种数值分析方法…。数值模拟方法主要是将整体进行离散，然后通过模拟桩一土本构关系进行计算，所得到的结果一般比较合理，此方法也存在

单桩-土相互作用非线性数值分析模型

单桩-土相互作用非线性数值分析模型刘亚明;司炳君;何福【摘要】基于OpenSees数值分析平台,建立了单桩-土非线性数值分析模型.模型中考虑了桩身的非线性以及桩-土之间的非线性力学特性,桩-土之间的非线性水平相互作用通过p-y弹簧单元来模拟.结合水平荷载作用下桩-土相互作用拟静力试验结果,对模型的准确性进行验证,并对位于不同地下深度处砂土的水平抗力-位移曲线进行对比分析.结果表明:桩顶水平力-位移滞回曲线及骨架曲线数值模拟结果与试验结果均吻合较好,验证了单桩-土非线性数值分析模型的准确性.此外,在地表以下4倍桩径范围内,砂土-桩水平相互作用力学性能表现出明显的非线性特征,6倍桩径以下深度,呈线弹性状态.【期刊名称】《防灾科技学院学报》【年(卷),期】2018(020)002【总页数】5页(P1-5)【关键词】桥梁抗震;桩-土相互作用;数值分析;p-y弹簧单元;OpenSees【作者】刘亚明;司炳君;何福【作者单位】大连理工大学建设工程学部,辽宁大连 116024;大连理工大学建设工程学部,辽宁大连 116024;防灾科技学院防灾工程系,河北三河 065201【正文语种】中文【中图分类】TU3180 引言桩基础是桥梁工程中常用的基础形式，但由于埋置于地下，强震后其破坏形态难以评估。

而在地震作用下，桩-土之间会产生一系列接触、分离、再接触等复杂力学行为，进而对上部桥梁结构安全产生不利影响。

汶川地震后，诸多桥墩发生了严重的倾斜破坏，但墩身本身震害并不严重，是否由于桩-土间的非线性反应引起了墩顶的残余位移值得关注[1]。

因此，桩-土之间相互作用一直是桥梁抗震领域中热点问题，国内外诸多学者对其进行了积极探讨。

Penzien等[2]提出土-桩-桥梁结构相互作用集中质量分析模型，模型中将土与结构简化为多质点系，桩-土之间相互作用由水平桩土相互作用弹簧和阻尼器表示。

该模型只适用于单桩结构，且地震波输入较为复杂，因此具有很大的局限性。

单桩在压与拔荷载下桩侧摩阻力发展机理研究

单桩在压与拔荷载下桩侧摩阻力发展机理研究
单桩在压与拔荷载下的桩侧摩阻力发展机理研究是针对单根桩在不同载荷作用下，研究桩侧摩阻力的变化规律和机理的研究。

在桩侧承受压载荷时，桩身与土体之间会出现摩擦力。

随着荷载的增加，桩侧摩阻力也会增加。

这是由于土体中的颗粒间会随着荷载作用而发生重新排列，颗粒之间的接触面积增加，从而增加了桩侧摩阻力。

在桩侧承受拔载荷时，桩身与土体之间会产生吸力。

随着荷载的增加，桩侧摩阻力也会增加。

这是由于土体孔隙中的水分会被排出，形成负压吸力，使得土体颗粒之间的接触面积减少，从而减小了桩侧摩阻力。

研究桩侧摩阻力发展机理的方法主要包括室内试验和数值模拟。

室内试验通常通过模型桩或者真实桩在土槽或者土槽模型中进行，测量桩侧摩阻力的变化。

数值模拟则通过数值计算方法，模拟桩与土体之间的相互作用过程，得到不同荷载下桩侧摩阻力的变化规律。

研究桩侧摩阻力发展机理的目的是为了更好地理解桩身与土体之间的相互作用规律，优化桩基设计，确保桩基的稳定性和承载力。

不同桩型侧摩阻力及端阻力的浅析

不同桩型侧摩阻力及端阻力的浅析摘要：通过对工程实例中的桩身内力测试，得出不同荷载作用下桩基侧摩阻力和桩端阻力发挥的比例，并对摩擦桩和端承桩两种不同的桩型进行横向类比，分析两种桩型侧阻力和端阻力发挥比例的特点。

关键词：钻孔灌注桩端承桩摩擦桩侧摩阻力端阻力桩身内力后注浆1前言桩基础是一种历史悠久、应用广泛的深基础形式。

随着工业技术和工程建设的发展，桩的类型和成桩工艺、桩的设计理念与设计方法、桩的承载力与桩体结构的检测技术等方面均有飞速发展，使得桩与桩基础应用更为广发，具有极强的生命力，更是基于此，在我国幅员辽阔的热土上，万丈高楼起于垒土，沟壑变通途。

场地无坚硬持力层，或岩层埋置较深，受场地施工条件限制等原因时，工程中常常用到摩擦桩。

蒋建平[1]在桩底填塞草袋的方法对纯摩擦桩和端承摩擦桩进行了试验对比，根据荷载及沉降曲线，得出纯摩擦桩的沉降相较于端承摩擦桩要大，单桩承载力相较于端承摩擦桩要弱的结论。

但实际工程中，桩基很少存在纯摩擦桩，往往为端承摩擦桩，而场地存在坚硬土层时，则采用端承桩，桩侧土层也能提供侧摩阻力，因此，端承摩擦桩和摩擦端承桩的侧阻力和端阻力是如何工作的常常让人混淆，笔者根据实例对两者间的特点进行简单的分析。

2桩身内力测试原理及方法2.1测试原理1、假定同一断面钢筋与混凝土的变形相同，桩身全长混凝土弹性模量相同[2]。

2、桩身轴力P计算公式为：zPz =EC·AC·εC+ES·AS·εS=（EC·AC+ES·AS）·εS（1）式中：EC 为钢筋混凝土弹性模量，ES为钢筋弹性模量，AC为同一断面出钢筋混凝土面积，AS 为钢筋面积，εC、εS为同一断面钢筋与混凝土的应变（由于假定同一断面的钢筋与混凝土的变形一致，不出现裂缝的情况下，εC =εS）。

3、桩侧摩阻力fi计算公式为：fi =（PZi-PZi+1）/Ai（2）式中：fi 为i断面至i+1断面之间的桩侧摩阻力（Kpa），PZi为i断面的轴力（KN，i=1、2、3……），Ai为i断面至i+1断面之间的桩侧面积。

数值模拟在机场后压浆桩基承载力分析中的应用

数值模拟在机场后压浆桩基承载力分析中的应用摘要：文章以某机场后压浆钻孔灌注桩为工程背景，利用基于快速拉格朗差分法的flac3d软件对不压浆桩、桩侧压浆桩、桩底压浆桩和桩侧桩底联合压浆桩的受力承载过程进行了数值模拟，通过分析数值模拟结果，对四种桩的承载力特性和桩身受力机理进行了研究，为机场桩基的优化设计提供一定的参考。

abstract： with the construction of the airportpost-grouting piles as example， the article carries on analytical research on the load-bearing character of grouting piles by means of flac3d software based on fast lagrangian analysis， compares the results of numerical simulation under the circumstance of no grouting， grouting on side， grouting on the bottom and grouting on both side and bottom， in order to provide reference to optimize the design of the airport piles.关键词：钻孔灌注桩；后压浆；数值模拟；桩受力机理key words： bored cast-in-place pile；post grouting；numerical stimulation；load-bearing character中图分类号：tu473.1+1 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）21-0038-030 引言后压浆技术现广泛应用于机场的桩基工程中，通过后压浆能明显改善由成孔工艺造成的桩底沉渣和桩侧泥皮等固有缺陷，显著提高桩身的承载能力。

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Ｑ（）Ｑ０ｔ＝＋Ｗ＋Ａ０ｉｍ。ｓ２ｎ
１有限元模型基本假定及材料参数
其中，ｔ为实际加载在桩顶荷载，Ｐ；为加载在桩顶Ｑ（）ｋａＱ
竖向荷载作用下的桩土相互作用简化为轴对称的平面模型。的恒载；为动力荷载的平衡荷载值，Ｐ；为动力荷载的半ＷｋａＡ。
第３６卷第１９期２０１０年７月
山西建筑
ｓＩ－ＡＲＣＨＩＮＸＩＴＥＣｎＪＲＩ
Ｖ０．６Ｎｏ．９１３１
Ｊ１２１ｕ．００
・１５・０
文章编号：０９６２｛００）９００ —３１０ —８５２１１—１５０
的要求，在长期活载作用下其承载能力的变化规律是直接关系到计及使用情况进行调查统计分析，到活载比例为２％～４％。得００如何对桥梁进行加固和改造的关键问题之一。本文采用两种土层中的荷载计算结果见表２。ＡＡＢＱＵＳ限元数值模拟软件，有针对桩长为２桩径１ｍ的桥０ｍ、表２不同土层荷载参数表ＭＰａ
４％０
０．４８０．４８
弹性模量Ｅｍ）ａ２８ｅ．５４
６６／０
泊松比ｙ０１７．６
０３．５
粘聚力Ｃ／Ｐ１ａ【
３
摩擦角（）
２０
剪胀角（）
Ｏ１．
２下：
关键词：循环荷载，阻力，载比摩荷
中图分类号：Ｕ４３１Ｔ７．文献标识码：Ａ土；桩为弹性材料。材料参数见表１。
０引言
我国早期修建的桥梁随着设计荷载等级不断提高迫切需要２荷载确定
进行加固与改造，这样才能满足日益繁重的交通运输要求。桩基２１荷载值的确定．础作为桥梁基础的主要形式之一，其承载能力是否满足更高荷载根据使用状态下的桥梁桩基础的受力特性，对现有的桥梁设
第一步采用锚杆静压桩对整个基础进行加固处理，然后在倾
２岩土工程与路基［．Ｍ］北京：中国铁道出版社，０６２０．斜的部位采取分区段封桩的办法，即在沉降量较大的一侧先封闭［］龙卫．３土力学地基基础［．４版．京：Ｍ］第北清华大学出版桩孔，使锚杆静压桩提供的桩基反力首先作用在沉降量较大一侧［］陈希哲．
的基础上，通过房屋的沉降观测，纠偏完成后再封闭另一侧桩待头，使整个桩体共同受力。
第二步采用适宜的纠偏方法进行纠偏。
社。０４．２０
［］龚晓南．４地基处理新技术［．Ｍ］西安：陕西科学技术出版社，
２６．００
５结语
Ｓｕｙｏｈｓｏｉａｕｌｉｏｎａｉｎｓｒｎｔｎｎｇａｅｉｔｏｅｔｆｃｔｏｔｄｎｔｅｈｉｔｒｃｌｂｉｄｎｇｆｕｄｔｏｔｅｇｈｅｉｎｄｄｖａｉｎｒｃｉａｉｎｉ
ＸＩＪａｇｌＳｎｇｎｉｎ－ｉｎＨＩＸｉ－ａｇ、Ｄｉ＾
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｏｎａｉｎｐｏｌｓｏｃｒｅｉｔｒａｕｌｉｇｗｅｅａａｙｅ，ｔｅｇａｎｅａｌｏｔｎｆｈｓｏｃｌｕｌｉｇｅｐｏａｉｎｅｆｕｄｔｒｂｍａｃｕｒｄｉｈｓｏｃｌｂｉｎｒｎｌｚｄｈｏｌｄｄｔｉｃｎｅｔｏｉｒａｉｎｘｌｒｔｏｎｉｄａｔｉｂｄｏ、ｉｈｐｏｌｆｕｄｔｎｗｅｅｉｔｏｕｅ，ｃｍｂｎｔｅｏｃｒｉｇｒａｏｓｏｉｏｉｌｕｌｉｇｆｕｄｔｎｐｏｌ，ｅｅａｅｉｔｎｒｃｖｔｒｂｅｏｎｉｒｒｄｃｄｏｍａｏｎｉｅｗｉｔｃｕｒｅｓｎｆｓｒｃｉｎｎａｉｒｂｅｓｖｒｌｖａｉｅ — ｄｈｈｎｈｔａｂｄｏｏｍｄｏ
参考文献：
斜建筑物进行顶升纠偏，需对顶升支承梁体系、施工平面、顶升量支持，延长历史建筑的寿命，在今后的工程建设中要综合运用多
４历史建筑基础加固纠偏的主要设计思路和方法
一
般采用先加固再纠偏的方法。
［］汝军红．史建筑保护导则与保护技术研究—— 沈阳近代１历建筑保护利用的理论与实践［．Ｄ］天津：津大学，０７天２０．
梁桩基在不同土层、不同循环荷载作用下的变化情况进行了数值
模拟分析。
表１材料参数
材料桩
黏土
土弹性模量
６６０
极限荷载值
４２．４２．
设计荷载值
２１．２１．
２％０
０．２４０４．２
活载值３％Ｏ
０６．３Ｏ６．３
循环荷载作用下单桩摩阻力数值模拟
曹新恒程志强马晶
摘要：于桩土相互作用原理采用通用有限元程序ＡＡＱ，基ＢＵＳ针对不同土层中的桩基的侧摩阻力进行了不同荷载比
的循环加载模拟分析，结果表明：循环荷载作用下桩侧摩阻力会有所提高。
ｋａｔＳ桩身采用ＣＸＲ单元、Ａ４桩周土采用ＣＸＲ单元。桩周土为匀质幅值，Ｐ；为加载时间，。Ａ８固，通过分级托换，成全封闭的顶升支承梁（）系。对已倾形柱体
和顶升频率进行设计。历史建筑加固及纠偏的研究可为历史建筑的保护提供技术学科知识，使基础加固纠偏工程能发挥最大的效益。