挤扩支盘桩的有限元模拟与承载特性分析

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1、太原理工大学硕士学位论文挤扩支盘桩的有限元模拟与承载特性分析姓名：李学峰申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：马克生20080501太原理工大学硕士研究生学位论文挤扩支盘桩的有限元模拟与承载特性分析摘要挤扩支盘桩是在原有等截面混凝土灌注桩的基础上研发成功的，这种桩型的显著特点是单桩承载力高，沉降量小，具有良好的社会和经济效益。在支盘桩的研究中，众多学者着重分析了桩在承受竖向荷载或承受水平荷载作用下的承载力特性。然而在实际工程中，桩基往往是同时承受竖向和水平商两种藉载，在港豳、道褥工程中尤其如此。本文就支盎桩的承载特性

2、阀题采用通用工程有限元分孝斤软件ANSYS，对支盘桩的承载特性进彳亍了数值模拟，深入分析了支盎桩在承受水平荷载和竖向荷载作用下的工彳乍性状。主要工作包括：首先，运用ANSYS软件，建立了适用于挤扩支盘桩和直孔桩(以下简称直孔桩)的三维有限元模型，设计出比较合理的竖向承载力模拟方案和水平承载力模拟方案。计算中桩体材料采用线弹性模型，土体采用D-P模型，桩±之闻采用蟊一面接触单元来模拟土体与桩体交界面处的开裂与滑移。其次，对支盘桩与童孔桩在耩圊条件下熊鳖淘承载特性帮永平承载特性分另§进行了三维有限元对比分析。利用有限元模拟计

3、算得蕊的主要结论有：由于在桩的适当部位设嚣了大于桩截面的支盘，使支盘附近土层中的应力值增大，相当于在承受荷载前对土体进行“预压"作用，因此使支盘桩的承载力提高的同时，桩基的沉降量有显著的降低。支盘桩在水平荷载的作用下，当支盘设置的离地面越近，支盘间距较小时，支盘桩的水平承载力越大。l太原理工大学硕士研究生学位论文再次，分析了支盘桩和直孔桩分别在竖向荷载和水平荷载作用下的最大主应力场、最小主应力场、竖向剪应力场和位移场的分布规律。并将支盘桩的大小主应力场，位移场和直孔桩的大小主应力场、位移场进行了对比分析。根据有限元模拟结

4、果，对所设计的支盘桩模型的两个承力支盘在加载初期的应力变化情况单独做了分析，对支盘的承载特性有了比较全面的了解。另外，对支盘桩桩周土体的应力场进行了全面的分析，并与直孔桩桩周土体的应力场作了对比，总结出桩周土体的塑性区域发展的规律。最后，对比分析了支盘桩与直孔桩在设置接触单元和无接触单元时的应力与位移，验证了使用接触单元的模型的合理性。对支盘桩和直孔桩接触单元的开裂、滑移和应力情况作了对比分析，分析结果表明在水平荷载作用下支盘桩桩土之间的开裂与滑移均比普通桩小。关键词：挤扩支盘桩，承载特性分析，有限元模拟，接触单元，AN

5、SYS太原理王大学硕士研究生学位论文FINITEELEMENTSIMULATIONANDBEARINGCAPACITYANALySiS0FCAST-IN．SITUPILESWITHEXPANDEDBRANCHESANDPLATESABSTRACTCast-in—situpilewithexpandedbranchesandplateswhichwasdevelopedonthebasisofconstantsectionboredpileisanewtypeofpile．Theoutstandingpointsofthi

6、skindofpilearebothhigherbearingcapacityandlowerdisplacementthanthepilewithconstantsection011thesameconditions，offeringbothwelleconomicandsocialbenefits．Muchattentionhavebeenpaidonthebeatingcapacitypropertyunderlateralloadorverticalload．Infact，overwhelmingpilesfou

7、ndationworkunderbothlateralandverticalloadatthesametime，especiallyinoceanengineeringandbridgeengineering。Thispapermakesthenumericalsimulationofthebearingcapacitypropertyofthecast-in-situpilewi也expandedbranchesandplatesbyusingtheANSYSsoft-ware，makingoverallanalysi

8、sofworkingpropertyunderonlylateralloadandverticalload．Muchanalysisonthebearingcapacitypropertyhavebeenmadeinthispaper．Themainoriginalworkincludes：First，byusing