浅谈水平静动荷载下单桩受力特性的颗粒流数值模拟

《浅谈水平静动荷载下单桩受力特性的颗粒流数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、河南工业大学硕士学位论文水平静动荷载下单桩受力特性的颗粒流数值模拟姓名：赵月平申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：肖昭然20070501．摘要本文借助于基于离散元理论的颗粒流(PFC)程序在处理土与结构物的相互作用、大变形与破坏等方面的优势以及能模拟砂土颗粒细观特性等特点，利用结构相似理论建立了桩一土缩尺模型，在模型和原型自重绝对等效的基础上，对桩基础承受水平静动荷载时水平受荷桩的受力特性及土体在受荷过程中的细观结构反应进行了颗粒流数值模拟。本文的研究从程序编制、计算机模拟、模拟结果对比分析三个方面完成，所做的工作主要为：1．进行

2、了水平受荷单桩承载特性的静力分析，研究了桩、土特性如桩径(D)、桩周土体内摩擦系数口对桩．土相互作用的影响；2．进行了正弦波激励下的桩基动力位移响应的颗粒流模拟，分析了动荷载振动频率，、振动幅值‰、桩顶约束条件、上部结构质量等因素的变化对桩横向振动响应的影响。通过以上仿真模拟，主要研究成果如下：1．在桩前土体中离砂土表面约为O．45倍的桩入土深度处，存在一个“应力核”。桩身土压力分布呈转动中心以上的抛物线形和转动中心下的直线形，从桩顶非线性增大到O．45倍的桩入土深度处(“应力核”位置)，再近似线性减小到转动中心处的零值，最后线性增大到

3、桩底最大值；2．桩体受侧向荷载时，对桩顶位移影响因素最大的是桩径，其次是土层性质，最后是桩身材料模量。这样，在进行水平承载桩基设计时，如果工程对桩顶位移有严格的小位移要求，则考虑用更大直径的桩径以减小桩顶的侧向位移；而桩体材料模量对桩侧向位移影响较小，因而在工程设计时采用增大混凝土标号等手段对减小桩身侧向位移作用不太明显，可以考虑用低标号混凝土(在满足施工要求的前提下)。3．水平动荷载作用下，桩的横向最大位移响应和速度响应出现在桩顶，所以实际工程中承台与桩头的连接处往往是震害频发部位；4．简谐波的振动频率和加速度幅值、上部结构质量和桩顶

4、约束条件等四种单因素中，振动频率、加速度幅值及桩项上部结构质量是影响单桩横向动力响应的主要因素，单桩的横向动力响应随地震基本加速度和桩顶上部结构质量的增大而增大，对场地振动频率的变化尤其敏感。关键词：水平荷载；颗粒流；相似理论；缩尺模型；桩．土相互作用；位移响应AbstractApile—soilreduced-scalemodelhasbeensetupbystructuralsimilaritytheoryinvirtueofparticleflowcode(FFC)procedurebasedondistinctelementme

5、thodtheorythatismuchmollperfectindealingwithinteractionbetweensoilandstructures，simulatinglargedeformationandmicroscopicpropertiesofsandinthethesis．Onthebaseofequivalentgravitationalfieldbetweenthereduced-scalemodelandthecorrespondingprototype，PFCnumericalsimulationonbea

6、ringbehaviorsofalateralpileandmicroscopicstructuralresponseofsoilaroundthepilehasbeendoneunderstaticanddynamicloading．Studiesinthethesiswereaccomplishedwithprogram,computersimulation,andanalysisofsimulationresults，mainofwhichare：1．Thestaticanalysisofload-bearingbehaviors

7、ofthelaterallyloadedpilehasbeendone．Theinfluencesofpileandsoilcharacteristicssuchaspilediameter09)andinnerfrictionalcoefficiemofsoil(∥)onpile-soilinteractionhavebeenanalyzed；2．PFCnumericalsimulationondynamicdisplacementresponseofalaterallyloadedpileundersinewaveexcitatio

8、nhasbeendone．Theinfluencesofvariousfactorssuchasvibrationfrequencyfandshakeamplitude口眦ofdynamicloading，