刚性桩复合地基变形特性离散元分析.pdf

《刚性桩复合地基变形特性离散元分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第28卷第4期土木工程与管理学报V01．28No．42011年12月JournalofCivilEngineeringandManagementDee．2011刚性桩复合地基变形特性离散元分析董友扣，郑俊杰，潘玉涛(华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉430074)摘要：采用离散元法(DEM)软件PFC2D模拟了刚性桩复合地基单桩模型试验，避免了之前广泛采用的有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)等连续体法在模拟刚性桩复合地基褥垫层时的不足，并基于离散元模型对刚性桩复合地基中桩体刺入量及地基的水平位移、竖向位移等变形特性进行了分析。分析结果表明：在桩顶处1／4椭圆

2、形的区域内褥垫层颗粒的沉降明显小于其他区域内颗粒的沉降；水平位移主要集中在基础下的三角形区域内，褥垫层颗粒在发生水平位移时受到了桩体的剪切作用；桩体在影响褥垫层颗粒竖向位移方面主要起阻挡作用，而在影响褥垫层颗粒水平位移方面主要起剪切作用。关键词：离散元法；刚性桩复合地基；褥垫层；桩刺入；颗粒流中图分类号：TU473．1文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)04-0012—04刚性桩复合地基是一种在地基处理中广泛采用的地基形式，目前对刚性桩复合地基工作特性1模型建立的研究已经成为岩土工程中的一个重要方向。杨德建、王铁成_1采用ANSYS软件研究了垫层、桩1

3、．1模型尺寸问土模量以及桩间距等因素对刚性桩复合地基沉本文针对刚性桩复合地基单桩模型试验进行降变形的影响。杨光华等基于原状土切线模模拟分析，以研究刚性桩复合地基的变形特性，具量法，对刚性桩复合地基的沉降提出了一种新的体模型尺寸如图1所示。由于模型具有对称性，计算方法，并用工程实例对该方法进行了验证。因此取其右半结构进行分析，采用直径3．2mm、然而，当前对刚性桩复合地基的理论研究还3．6mm、4mm、4．4him和4．8mm的圆盘(Disc)远落后于实践，其变形特性还不完全清楚，而采用模拟褥垫层及桩间土，该五种粒径的颗粒各自质离散元法研究刚性桩复合地基的变形特性是一种量

4、均占总质量的20％；采用刚度较大的墙体新的途径。离散元法最早由Cundall和Strack提(Wal1)模拟刚性桩及模型边界。特载出’，是非连续体法中的一种，其思想源于分子动力学，以相互独立的单元体模拟计算对象，单元体的运动受牛顿第二运动定律控制。离散元法最大的特点是允许不同单元体之间相互分离或叠合，这就保证其能模拟褥垫层中散体材料的流动现象，能够避免有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)等连续体法在模拟刚性桩复合地基褥垫层时的不足-o。因此，本文将采用离散元法(DEM)软件PFC2D模拟刚性桩复合地基单桩模型试验，以研图1单桩模型试验示意图／mm究其变形特性。1．2

5、材料参数PFC2D的模拟中，材料的参数主要通过反演收稿日期：20114)5-19修回日期：2011-074)4作者简介：董友扣(1987．)，男，江苏盐城人，硕士研究生，研究方向为地基处理(Email：dongyoukou—hust@foxtnail·c0m)基金项目：国家自然科学基金(509O8112)；教育部留学回NA．员科研启动基金(2o09l341)；华中科技大学研究生科技创新基金(HF4)84)1-2011-240)第4期董友扣等：刚性桩复合地基变形特性离散元分析·15·发挥的，在刚性桩复合地基工作时，桩体阻挡其顶soil．validationonasmall

6、scalemodeltestandCOLT／一部褥垫层颗粒的沉降，迫使基础下部褥垫层颗粒parisontoanumericalanalysisinacontinuum[J]．在发生沉降时与桩顶颗粒发生错动，进而发生水ComputersandGeotechnics，2009，36(6)：917—927．平位移。[7]AntonioMunjiza．TheCombinedFinite—discreteEle—mentMethod[M]．London：JohnWiley＆Sons，Ltd．，参考文献2004．[8]郑俊杰，董友扣，马强，等．FDM—DEM耦合分析刚杨德健，王铁成

7、．刚性桩复合地基沉降机理与影响性桩复合地基褥垫层特性[J]．华中科技大学学报因素研究[J]．工程力学，2010，27(s1)：150—153．(自然科学版)，201l，39(8)：36—39．[2]杨光华，苏卜坤，乔有梁．刚性桩复合地基沉降计算[9]JiangMJ，KonradJM，Leroueils．Aneficienttech—方法[J]．岩石力学与工程学报，2009，28(11)：niqueforgeneratinghomogeneousspecimensforDEM2193-2200．studies[J]．Computersand