桩–土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

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1、第24卷第18期岩石力学与工程学报Vol.24No.182005年9月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringSept.，2005桩–土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析罗战友，王伟堂，刘薇(浙江科技学院土木工程系，浙江杭州310012)摘要：采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩–土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩–土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩

2、–土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩–土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。关键词：土力学；静压桩；挤土效应；桩–土界面摩擦；数值模拟中图分类号：TU473文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)18–3299–06INFLUENCEANALYSISOFFRICRIONBETWEENPILEANDSOILONCOMPACTINGEFFECTSOFJACKEDPILELUOZhan-you，WANGWei-tang，LIUWei(Departme

3、ntofCivilEngineering，ZhejiangUniversityofScienceandTechnology，Hangzhou310012，China)Abstract：Anappropriatefiniteelementmodelwasgivenaccordingtotheactualprocessofjackedpile.Thismodeladoptedtherationalconstitutivemodelofsoilandfinitedeformationtheory.Throughp

4、ile-soilcontactanddisplacementloadingonpiletop,thepile-sinkingprocesswassimulated.Displacementfieldswerestudiedthroughthefiniteelementmodel.Theeffectsofdisplacementfieldscausedbypile-soilfrictionwerediscussed.Thencomparisonsbetweenpile-soilinteractingmodel

5、andcavityexpandingmodelweremade.Theresultsshowthatthepile-soilinteractionandinterfacefictionareimportantinfluentialfactorsinthesimulationofjackedpile.Keywords：soilmechanics；jackedpile；compactingeffect；pile-soilfriction；numericalsimulation产生的位移场不能得到很有效的解决，主

6、要存在两1引言个方面的问题：(1)不能考虑桩–土界面的相互作用。文[1]把沉桩过程模拟为土体逐渐劈裂过程，静压桩的施工过程是一个较为复杂的问题，单然后扩张到桩径，随后文[2～4]也采用类似的方法靠若干假定情况下推导出的解析解(柱形或球形孔分析了沉桩过程，但都没有考虑压入桩–土的相互扩张)是很难考虑诸多因素的影响，而采用数值模作用问题。(2)不能模拟整个沉桩过程。文[5～8]拟的方法在一定程度上能够分析不同的因素对沉桩虽然考虑了桩与土的相互作用，但由于采用的是施挤土效应造成的影响。加荷载的方式，只能分析桩预钻

7、孔到一定深度后的从目前静压桩数值模拟的模型来看，沉桩挤土挤土效应，而不能分析整个压桩过程；文[9]虽然收稿日期：2004–05–25；修回日期：2004–08–31作者简介：罗战友(1975–)，男，博士，1998年毕业于西安建筑科技大学土木建筑专业，现任讲师，主要从事静力压桩、地基处理及智能岩土力学等方面的教学与研究工作。E-mail：lzy0395@163.com。·3300·岩石力学与工程学报2005年采用了位移加载方式，但在整个桩–土界面没有设(2)接触面的位置设定。为了能模拟整个压桩置滑动面，因此

8、也不能分析整个压桩过程的位移过程，需要预先在桩–土需要接触的所有位置设置场。本文首先给出了能考虑桩–土相互作用及连续接触面，这也是决定能否模拟整个压桩过程的一个贯入的有限元模型，利用这个模型分析了桩–土界关键问题。面的摩擦对静压桩挤土效应的影响。(3)桩–土界面的接触刚度。所有接触问题都需要定义接触刚度，2个表面之间渗透量取决于接2数值模拟在沉桩过程中的几个问题触刚度，过大的接触刚度可能会引起总刚矩阵的病态，而造