嵌岩桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析.doc

嵌岩桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析随着我国城市化进程的迅速发展,为缓解城市发展空间限制,地下结构的建设呈现迅猛发展的势头。研究与探讨地下结构的抗浮稳定性问题,日益受到国内外学者的重视。而在工程上常采用抗拔桩解决地下结构的抗浮稳定性问题。同时高耸结构物、输变电线工程、索道桥和斜拉桥、海上石油钻井平台等也大量采用抗拔桩。尽管抗拔桩大量地应用于工程实践中,然而其抗拔承载力特性的试验与理论研究远远落后于工程实践。本文主要针对竖向与斜向上拔荷载作用下,采用数值计算方法,对嵌岩与扩底桩的抗拔承载特性进行了计算与分析,探讨了各种因素的影响。主要包括以下工作:1.以ABAQUS为平台,建立了竖向上拔荷载下嵌岩桩基础的有限元计算模型。经过具体计算,对嵌岩抗拔桩的荷载传递机理进行分析。在此基础上,通过变动参数计算与分析,探讨了嵌岩深度、桩长、桩径、桩身弹性模量、岩层弹性模量、上部土层弹性模量及水平荷载等因素对嵌岩桩基础抗拔承载力的影响。2.以ABAQUS为平台,建立了竖向上拔荷载下扩底桩基础的有限元计算模型。并采用所建立的模型进行计算,分析了扩底抗拔桩的荷载传递机理、上拔荷载下桩周土体位移、塑性应变的分布规律和扩大头周围土体的竖向应力分布特征。同时,通过变动参数计算与分析,探讨了扩底桩的长度、桩径、扩底高度、扩径比、桩身弹性模量、等截面桩侧土的弹性模量、扩大头周围土体的弹性模量、黏聚力、内摩擦角和桩土接触面上的摩擦系数等因素对扩底桩基础抗拔承载力及土体等效塑性应变的影响。3.利用ABAQUS中的子程序USDFIE与应用程序GETVRM,实现了土体黏聚力随深度的非均匀变化。针对此类非均质地基,建立了斜向上拔荷载下扩底桩的有限元计算模型。采用所建立的计算模型,进行具体计算,研究与分析了不同荷载方向下,斜向上拔荷载-位移关系曲线、土的位移分布及等效塑性应变分布。通过变动土体的弹性模量、内摩擦角和黏聚力等参数,探讨了各种因素对扩底桩斜向抗拔承载力的影响。