浅谈桩底沉渣与桩侧泥皮对桩承载性状影响有限元法研究

《浅谈桩底沉渣与桩侧泥皮对桩承载性状影响有限元法研究》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、河海大学博士学位论文桩底沉渣与桩侧泥皮对桩承载性状影响有限元法研究姓名：董志高申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：吴继敏20071214摘要摘要桩底沉渣和桩侧泥皮是影响钻孔灌注桩承载性状的两个重要因素，对这两个方面的研究对于具体工程问题的分析具有重要的实用价值和指导意义。而有限元方法具有成熟的理论基础和大量有限元软件作为后盾，能够处理复杂边界条件，有着其它数值方法无可比拟的优势，但桩土相互作用有限元法受到土的理想化、桩的离散、桩土界面模拟以及初始应力等问题影响。针对以上问题，论文以理论一工具一应用为研究

2、主线，对桩底沉渣和桩侧泥皮对钻孔灌注桩承载性状影响进行了详细研究，具体主要内容包括：(1)基于桩土相互作用有限元法基本原理和主要影响因素，设计了桩土相互作用有限元法基本流程，并重点研究了土体初始应力的处理方式和岩土体本构模型和桩土界面参数的合理选取问题。(2)从通用有限元软件和专门岩土工程有限元软件的基本功能和特点出发，分析其在桩土相互作用中的优势和不足；通过对我国岩土工程有限元软件发展现状和原因分析，提出我国岩土工程有限元软件的发展可以从三种途径来实现。(3)采用ANsYs二次开发语言uPFs对广泛应用的非

3、线性弹性Duncan—chang}K和}v模型进行程序编写和丌发，解释了uPFs接口二次开发程序编写、编译、执行及应用流程；为便于参数取值和对比分析，增加定y值模型和弹性模型，四种模型的开发将加强ANsYs求解岩土工程问题的能力，对于岩土工程问题的解决与应用具有重要的实用价值。(4)基于概率设计方法的基本理论，设计了相互作用概率有限元方法基本流程，采用直接抽样和拉丁抽样的蒙特卡洛方法，对单桩沉降桩土相互作用问题进行分析，详细对比两种方法优缺点；并对结果变量分布类型、参数敏感性以及相关性进行分析。(5)建立考虑

4、桩底沉渣的相互作用有限元模型；从桩底沉渣厚度、物理力学参数以及长径比变化三个方面分析桩底沉渣对钻孔灌注桩承载性状影响；针对有桩底沉渣情况，在不同内部和外部条件下，研究了钻孔灌注桩的不同破坏模式，并讨论了简化计算问题。最后，对由于桩底沉渣影响导致桩基承载力大幅度降低的工程实例进行了研究。(6)基于非线性双曲弹塑性胚模型建立考虑泥皮的相互作用有限元模型；采用对界面系数进行折减的方法考虑泥皮性质影响；从泥皮性质和分布两个方面出发，研究泥皮性质和泥皮分布变化对钻孔摩擦灌注桩承载性状影响，获得的结论对具体工程问题分析具

5、有重要的指导意义。关键词：桩底沉渣；桩侧泥皮；有限元法；桩土相互作用；承载力；沉降；概率分析；蒙特卡洛方法ABSTRACTBottOmSedimentandmudcakeofpiIearecapacityofthepredrj¨edcast-in·pIacepiIe，twoimportantfactorsthata仟eCtbearingithasimportantusevaIueandguidancesignificance．Thef．nIteeIementmethodthatbasedontheperfec

6、ttheoreticandlots0ffiniteeIementsoftwarecansoIvecompIicatedboundaryprobIemsandhasmoreadVantagesthanothernumericaIanaIVsismethods．However，thef．njteelementmethodofthesoiI—pileinteractionis¨mitedbytheconstitutivereIatjonofso¨body，pilediscrete，mechanicaIofbehav

7、iorofsoiI—pileinterfaceandinitiaIstresscondition．ConsideringaboVequestion，effectsofbottomsedimentandmudcakeonbearingcapacityofthepredr．IIedcast-in·placepifewerecarriedoutbasedonbasictheorybehlndthefiniteeIementmethodofsoiI—piIeinteraction，finiteeIementsoftw

8、areanditsapplication．Thef6¨owingpartIcuIarcOntentswerestudied：(1)BasedonthebasictheoryandprimaryinfIuencingfactorsbehindthefiniteeIementmethodofsoi卜pileinteraction，itsbaslcflowwasdesigned；initiaIstress