基于ABAQUS的沉桩过程数值分析

发布时间：2017-09-22 02:11

  本文关键词：基于ABAQUS的沉桩过程数值分析

  更多相关文章： 挤土效应 数值分析 单桩 普通群桩 微型群桩

【摘要】：随着社会经济的发展,城市用地越来越紧张,为充分利用有限的土地资源,大多构建筑物采用桩基础作为其基础形式,而在工厂预先制作好的预制桩由于其产品质量高、施工速度快,现已被广泛运用在施工现场。在密集的城区进行预制桩的施工需要特别考虑的一个问题就是如何在建设过程中减少对周边环境的影响。预制桩施工属于挤土沉桩,因此,有效的预估沉桩挤土效应以减少对邻近建筑物和地下公用设施等的影响和破坏具有非常重要的理论和实际意义。本文在前人工作的基础上,运用大型通用有限元软件ABAQUS对预制桩沉桩进行了数值模拟,在充分考虑了大变形、土体自重应力等因素后,对挤土沉桩的桩-土受力、变形等问题进行了深入研究,主要有以下几个内容:(1)采用位移加载法和均布力加载法模拟了静压沉桩,采用三角函数加载法模拟了锤击沉桩,研究结果表明,静压沉桩和锤击沉桩对土体产生的挤土效应有着类似的规律,在沉桩前期,桩附件表面土体产生隆起,在距离桩中心约0.5d左右范围内隆起幅度最大,当桩下沉至4米后,沉桩过程对地表影响较小。土体的径向位移和竖向位移随着径向距离的增加,呈对数形式衰减,且距离桩中心越近其衰减程度越大。土体的径向位移和竖向位移随着沉桩深度的增大而增大,在桩尖附近迅速上升而后又急剧下降,在桩下端处达到最大值。(2)采用位移加载法对群桩沉桩的挤土效应进行了数值分析,研究结果表明,桩间距、土体弹性模量、桩长对土体产生隆起现象有着类似的规律,当桩间距为4D、土体弹性模量为20MPa、桩长为16m时,沉桩过程对土体产生的隆起量影响较小,且土体的隆起量随着径向距离的增加而减小。(3)采用位移加载法对微型群桩沉桩对已有桩基础的响应进行了模拟和分析;研究结果表明,桩距越大,微型群桩施工对既有桩基础产生的挤压越小;压桩深度越大,既有桩基础所受到的上拔力也会加大;间隔跳打有利于土体应力的消散,进而降低既有桩基础的上拔。
【关键词】：挤土效应 数值分析 单桩 普通群桩 微型群桩
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 2 基于有限元法的沉桩过程理论18-26
• 2.1 ABAQUS软件的简介18-21
• 2.2 在ABAQUS中模拟沉桩过程中的几个问题21-25
• 2.2.1 基本假定21
• 2.2.2 土体大变形的处理方式21-22
• 2.2.3 土体本构模型的选择22-24
• 2.2.4 土体自重应力平衡问题24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 单桩沉桩过程的数值分析26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 单桩沉桩过程的有限元分析计算26-29
• 3.2.1 有限元模型的建立26-27
• 3.2.2 本构模型的选定以及分析步的设定27
• 3.2.3 模型边界条件及荷载的施加27-28
• 3.2.4 桩土接触的设定以及网格的划分28-29
• 3.3 单桩沉桩的数值模拟过程以及结果分析29-40
• 3.3.1 静压沉桩29-36
• 3.3.2 锤击沉桩36-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4 普通群桩沉桩过程的数值分析42-53
• 4.1 引言42
• 4.2 普通群桩的有限元分析计算42-45
• 4.2.1 有限元模型的建立42-43
• 4.2.2 本构模型的选定以及分析步的设定43
• 4.2.3 模型边界条件及荷载的施加43-44
• 4.2.4 桩土接触的设定以及网格的划分44-45
• 4.3 一般群桩的数值模拟过程以及结果分析45-52
• 4.3.1 桩间距45-49
• 4.3.2 土体的弹性模量49-50
• 4.3.3 群桩长度50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 微型群桩沉桩过程的数值分析53-68
• 5.1 引言53
• 5.2 微型群桩的有限元分析计算53-56
• 5.2.1 有限元模型的建立53-54
• 5.2.2 本构模型的选定以及分析步的设定54
• 5.2.3 模型边界条件及荷载的施加54-55
• 5.2.4 桩土接触的设定以及网格的划分55-56
• 5.3 微型群桩的数值模拟过程以及结果分析56-67
• 5.3.1 不同桩间距56-60
• 5.3.2 沉桩深度的影响60-64
• 5.3.3 沉桩顺序的影响64-67
• 5.4 本章小结67-68
• 6 总结和展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 研究展望69-70
• 参考文献70-72
• 攻读硕士期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73

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10 刘金v

本文编号：898179