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1、竖向荷载作用下群桩基础沉降的时效分析第1卷第5期2005年l0月地下空间与工程ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineeringV01.1Oct.20()5文章编号:1673—0836(2005}05—0765.03竖向荷载作用下群桩基础沉降的时效分析李忠诚,张伟(同济大学地下建筑与工程系,上海200092)摘要:采用Biot固结方程和修正的考马拉一黄模型相耦合的分析方法,对竖向荷载作用下的桩筏基础进行分析.用Biot固结理论模拟土体固结,以修正的考马拉一黄模型模拟土体流变,全面呈现了桩筏基础受荷变形的全过程,并
2、通过分析群桩的沉降变形和时间的关系,桩侧摩阻力和桩顶应力的变化,孔压增长和消散的规律得出了一些有益的结论.关键词:群桩;沉降;Biot固结;流变模型;粘弹塑性中图分类号:Tu473.1文献标识码:AResearchonGroupPileSettlementunderVerticalLoadConsideringTimeEffectLIZhong—cheng.ZHANGWei(DfofC.eotechni~Engineering.nUnimrsi~yofS^2OOO92,Ch/na)Ab蛐t:ThecoupledmethodofBiotconsolidat
3、iontheoryandmodifiedKomnuda—huangmodelisemployedinthispapertoperformatheoreticalanalysisonpileraftfoundation.TheBiotconsolidationtheoryisusedtosimulatethesoilcon?solidationandthemodifiedKommala——huangmodeltosimulatethesoilrheology;thedeformationprocessofpileraftfounda-tionunderlo
4、ngtimeloadsisfullypresented.ThroughtheaIla1ysisofincreasinganddissipationofsoilporepressure.settle?mentwithtime.andvariationofpileprofilefrictionalresistance,$Ollleusefulconclusionsaredrawn,Keywords:grouppile;settlenmnt;Biotconsolidation;dle01ogicalmodel;viso-elastoplasticity1引言土
5、的应力,应变受时间的影响是明显的,不仅粘性土,即使是无粘性的砂土,其变形都不是瞬时产生,而是以某种速度增长的.根据应力状态的不同,粘性土的变形速度有时是极其缓慢的,最后趋于停止;有的则逐渐增长,最后导致破坏.建筑在软土地基上的桩筏基础,在荷载作用下的变形是一个长期的沉降过程,一般认为这种变形包含了瞬时变形,固结变形和次固结变形三部分.随着土体固结和孔隙水压力的消散,荷载逐渐转移到土骨架上.土骨架在应力作用下,由于颗粒表面所吸附水的粘滞性,颗粒的重排和骨架体错动具有时间效应,土体变形与时间有关,故在桩基沉降分析中考虑土的流变特性,即蠕变和流动现象,是很有必
6、要的.特别是当桩端下土层较软时,土体流变变形在总变形中占有明显的比重,同时桩间土的流变性质对于桩筏基础沉降的影响也是一个不可忽视的因素.2土体的粘弹塑性本构模型一般来说,在能概括软土流变规律的前提下最简单的模型,是适合软土工程数值分析的理想模型….因此本文采用能够表现土体粘弹塑性的考马拉一黄模型,该模型能较好地描述加载瞬间的弹性变形,同时又能模拟土体变形的延迟现象和卸载后的残留变形现象.考马拉一黄模型的总应变由三部分组成:?收稿日期:2005.03-16(修改稿)作者简介:李忠诚(1977.),男,河北霸州人,博士生,主要从事桩基础与深基础理论研究.76
7、6地下空间与工程第1卷{￡}={￡.}+{￡懈}+{￡印}式中:{￡.}——弹性应变;{￡}——粘弹性应变;{￡}——粘塑性应变.现把{￡},{e}看作为初应变,因而粘弹塑性问题的解将归结为具有初应变的弹性问题的解.物理方程为:{}=[D]{￡.}=[D]{￡}一{￡}一{￡}(1)几何方程为:{￡}=[B]{}(2)单元节点力为:{F}-I[]r[D]([B]{}一{￡一{￡叩})d=[K]({}一{}一{￡})(3)[K]{}={F}+{F}+{,『佃}(4)对于粘塑性流变的应变增量,可采用如下的计算方法:△￡=￡?At(5)=y<(F)>
8、;(6)式中Q=Q(,e,)是塑性势,而y是控制塑性流动率的流动参数.项(F)对
