浅谈人工挖孔灌注桩承载特性数值仿真研究

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1、长安大学硕士学位论文人工挖孔灌注桩承载特性数值仿真研究姓名：董晓明申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：谢永利20100606摘要人工挖孔灌注桩因具有单桩承载力高、工程造价低廉、施工简便、质量易保证等诸多优点，目前在国内外工程建设中得到了广泛的应用。但是，目前有关人工挖孔灌注桩的设计理论和计算方法还是建立在经验的基础上，并未针对该桩型建立一套系统的、完善的理论体系，因此，有必要对人工挖孔灌注桩的承载特性进行深入地、系统地研究，以期获取人工挖孔灌注桩承载规律。本文结合云南省交通厅科技项目《挖孔桩承载特性及施工技术研究》课题，基于大型非线性有限元程序AD

2、INA对其承载特性进行了相关数值仿真研究，主要做了以下几项工作：(1)广泛调研各种文献资料，获取了国内外对人工挖孔灌注桩的承载能力及受力特性的研究现状；(2)分析了人工挖孔灌注桩受力特性和影响其承载能力的主要影响因素，介绍了国内外两种确定人工挖孔灌注桩单桩容许承载力的两类方法；(3)介绍了应用大型软件ADINA的人工挖孔灌注桩承载特性数值仿真计算的桩土本构模型及其参数的选取；(4)结合云南地区的试桩资料，基于ADINA分析了人工挖孔灌注桩的承载机理，通过研究其计算结果得出以下结论：①人工挖孔灌注桩的荷载．位移曲线基本呈三阶段变化；②桩周土体呈现以桩为中心

3、的“盆式”沉降状态，并介绍了在竖向荷载作用下桩侧和桩端土竖向位移的变化规律；③通过分析有限元计算及现场静载试验得出的桩端阻力可以看出，桩端阻力随着桩顶荷载的增加不断增大，同时桩端荷载分担比也不断增加。在选择合适的本构模型和材料参数以后，利用有限元软件分析人工挖孔灌注桩的承载特性是可行的，虽然由于桩周土体材料以及桩土接触关系的复杂性，目前很难利用有限元做准确的量化分析，但是能够通过数值仿真计算对其进行定性分析，得出一些规律性的结论，为可以为人工挖孔灌注桩的设计、施工、质量控制等提供借鉴和依据。关键词：人工挖孔灌注桩、承载特性、ADINA、数值仿真、本构模型

4、ⅡAbstractBecauseofitshighbearingcapacity,lowcost，simpleconstruction,easyqualityassuranceandSOon,man—excavatedpileiswidelyusedintheengineeringconstructionathomeandabroad．However,thedesigntheoryandcalculationmethodforman—excavatedpilearebasedonexperienceandthereisnosystemicandperfe

5、cttheoreticalsysteminCO舀lizanceofthecharacteristicofman-excavatedpile．Therefore，thebearingcharacteristicofman-excavatedpileshouldbestudieddeeplyandsystematicallytoshowitsbearingmechanism．Combined、砘tllthesubjectofYunnanProvincialCommunicationsDepartmentwhichisnamedas“StudyonBearin

6、gCharacteristicandConstructionTechnologyofMan·ExcavatedPile”，thebearingcharacteristicofman·excavatedpileissimulatedbasedonthenonlinearfiniteelementprogramADlNA．Themainworksinthispaperarelistedasfollows：(1)Thecurrentdomesticandforeignresearchsituationsofman-excavatedpileareobtaine

7、dbyconsultingvariousreferencesanddocumentations；(2)Thebearingcharacteristicandmaininfluencingfactorsareanalyzedandthetwokindsofmethodsusedtodefinetheverticalallowableloadcapacityofman-excavatedpilearealsointroducedinthispaper．Thetwomethodsarethemethodtoefinetheverticalallowablelo

8、adcapacityofman-excavatedpileaccordingto