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基于ABAQUS的扩大头静压桩连续贯入数值模拟研究
摘要：本文基于ABAQUS有限元模拟软件，对扩大头静压桩的贯入过程进行了数值模拟研究。通过建立模型、定义材料、加工单元等步骤，对挖孔、桩静压、桩身贯入等过程进行了模拟分析。并对桩端阻力、应力、变形等参数进行了分析，得出了扩大头静压桩贯入过程中的关键参数和规律。研究结果可为扩大头静压桩的施工和优化提供参考。
关键词：扩大头静压桩；数值模拟；桩端阻力；应力；变形
一、引言
扩大头静压桩是一种新型桩种，其主要特点是在桩身与桩头之间增加了一个扩大头部。与传统桩形不同，扩大头静压桩的承载能力更高，且能为建筑物提供更好的稳定性，因此在工程实践中应用越来越广泛。
目前，对于扩大头静压桩的研究大多来自于理论分析与实验研究，很少有人通过数值模拟的方法对其贯入过程进行分析。因此，本文通过使用ABAQUS有限元模拟软件，对扩大头静压桩的贯入过程进行数值模拟研究。通过对桩端阻力、应力、变形等参数进行分析，得出了该桩种在贯入过程中的关键参数和规律。研究结果可为扩大头静压桩的施工和优化提供参考。
二、研究方法
1.建立模型
通过ABAQUS有限元模拟软件，根据扩大头静压桩的实际尺寸建立三维模型。模型包含挖孔、桩静压、桩身贯入等三个阶段，模型采用四面体网格剖分，根据实际材料参数设置了模型的各项参数。
2.定义材料
根据实际试验测得的DATA基准设定各材料的弹性模量、泊松比等参数，并定义扩大头部材料为LINEARELASTIC模型。
3.加工块
通过加工单元功能对每个阶段进行网格加工，生成模型的质量元素，确保网格质量和节点一致性。
三、研究结果
1.桩端阻力
通过数值模拟计算出了桩体在贯入过程中的桩端阻力变化曲线。结果显示，随着振动次数的增加，桩端阻力呈现为先增后减的趋势，最大阻力出现在第80倍振动时，阻力达到了39.6千牛顿。
2.应力分布
通过数值模拟计算出了各阶段的应力分布情况。结果显示，扩大头部的增加确实在桩头处起到了增加强度的作用，桩头处的应力值远大于桩身处，其峰值应力可达到14兆帕，而桩身处的应力值则较为均衡，为5-7兆帕。
3.变形量
通过计算模型的位移场分析桩体在贯入过程中的变形，结果显示，桩身的变形量最大为3毫米，而以桩头为中心的放射状变形则较为显著，其变形量可达20毫米。
四、结论
通过本文的数值模拟研究，得出了以下结论：
1.扩大头静压桩的桩端阻力在振动次数达到一定值时会出现最大值，应予以重视。
2.扩大头部的增加确实在桩头处起到了加强结构的作用，桩头处的应力值远大于桩身处。
3.扩大头静压桩的贯入过程中，桩身的变形量较小，但桩头处的变形较为显著。
因此，为在扩大头静压桩的施工和优化中提供帮助，应在振动方式的选择、扩大头部形状的设计等方面予以重视，将其承载能力最大化。
参考文献：
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