文摘
在这项研究中,与零厚度的接触面本构模型单元和可变剪切刚度提高基于统计损伤本构模型。模型参数派生通过剪切stress-shear桩接触表面的位移曲线,以及模型参数不同正常压力下得到的线性插值方法。同时,插值区间范围的影响在模型参数。介绍了剪切刚度调整因素,改善桩接触面本构模型的数值模拟应用于桩接触面剪切计算使用鱼语言嵌入FLAC 3 d, monopile轴承特性的变化和极限承载力进行了调查和分析。结果表明,改进的接触面本构模型能够反映剪切刚度的非线性变化,而不同的正常压力对应不同的拟合参数,证明模型的深度效应。模型参数的准确性降低随着插值间隔的增加,间隔时,插值结果更准确的范围更小。数值模型准确地模拟桩接触面剪切计算和monopile轴承的计算,以及最终的仿真结果更接近桩承载力计算结果方程在中国代码。同时,桩轴力的变化规律以及桩侧摩擦阻力沿深度方向和桩极限承载力的变化在不同工作条件下是合理的,它显示了接触表面的主要结构模型的有效性和合理性的数值计算研究。
1。介绍
桩基础有悠久的历史和广泛的应用在土木工程领域。是否安装正在建造的桥梁,基坑支撑,或者房屋正在建设,将使用桩基础。学者目前使用多种研究方法,包括现场测试(1,2),模型试验(3,4,数值模拟5- - - - - -7),和其他调查大量的桩基础的宏观问题,包括结算(8- - - - - -10),变形(11,12),和轴承的特点13- - - - - -15],各种各样的解释提出了桩土相互作用[16- - - - - -18]。由于相当多的土壤特性的差异,接触表面的力学性能也复杂多变。同时,由于桩接触表面对桩基承载力有显著的影响,轴承的特点,应进行深入分析桩的接触表面。
接触表面意味着存在两种不同的材料联系和交流,因此,他们的力学性能是由两种材料的结合影响(19]。库仑土压力提出了一个理论早在18世纪,基于实际工程的土壤和墙壁之间的摩擦,这实质上代表了土壤内的接触表面的强度属性。由于桩的混凝土,早期桩接触表面的研究主要是通过soil-concrete接触表面进行剪切试验。Potyondy [20.)进行了数以百计的测试,以确定接触表面摩擦力的大小,发现土壤类型、含水率、粗糙度和正常压力显著影响接触表面。施等。21)利用大型循环荷载直接剪切试验来评估红粘土的接触表面的剪切特性和混凝土在不同数量的周期。熊等。22]进行concrete-frozen土界面的剪切试验,发现初始含水率和温度有一个实质性影响冷冻桩界面的剪切行为。此外,实验研究已开展桩接触表面剪切确定土壤颗粒大小(23,24],粗糙度[25),剪切速率(26),和剪切路径(27]。
根据应力-应变关系在剪切过程中,一些传统接触表面实例化模型已经被开发出来,包括双曲模型(28),弹塑性模型29日,刚塑性模型30.),损伤模型(31日]。在接触表面实验研究的结果,接触表面元素理论提出了更好地解释接触面剪切力学行为。接触表面元素理论主要分为两种类型:无厚度接触表面元素(32)和元素与厚度(33]。很多学者提出了接触面本构模型在各种条件下基于早期的调查(34- - - - - -37接触表面上,许多研究单位已经完成(38- - - - - -40]。连续强度理论的帮助下,杨41)开发的土壤结构界面的统计损伤本构模型的内部损伤分布的随机性。本研究将扩大研究使用这个模型。
测量技术的发展和测试设备,相关学者进行了深入的研究桩接触表面(42- - - - - -45]。Aldaeef和Rayhani46]介绍了粗糙度因素研究桩土界面的特点在永久冻土和发现界面的残余强度主要是由于残余界面摩擦和减少温度下降,粗糙度因素。Zhang et al。47)采用直接剪切试验确定桩土界面的力学性能在粘土土壤。他们发现粗糙度、含水量和剪切率的主要影响因素。预制混凝土pile-hydraulic土界面摩擦的问题,赵et al。48)发现,界面摩擦能力很大程度上取决于液压土壤强度。此外,数值模拟已成为一个重要的工具为研究桩接触表面(49- - - - - -52]。例如,王et al。53)基于剪切试验数据建立了一个有限元模型来探索的影响热负荷和桩的桩界面形变场的行为。冈萨雷斯et al。54)开发了一种BEM-FEM等效线性模型来分析水平荷载桩在桩土界面的情况下的反应下降。
大多数的上述文献的研究主要集中在桩土界面的力学性能影响因素46- - - - - -48,53,54),而接触表面的厚度本身受到的关注更少。此外,很难确定接触表面的厚度,这就不利于实际应用。同时,为了便于建模和计算,模型和接触表面通常由使用该软件内置的简化模型和设置桩界面的剪切刚度恒定值(50- - - - - -52]。然而,接触面剪切刚度实际上不是恒定不变的,这大大影响桩数值模拟的准确性。因此,有必要开发新接触表面固有的结构模型。
为了准确模拟桩接触面单元及其相互作用,接触表面厚度的影响消除,占在桩土界面剪切刚度的非线性变化。本研究开发一种新的独立于接触表面厚度的接触面本构关系使用统计损伤本构模型提出的杨和刘41]。这项研究的第一部分回顾了文献,分析桩接触表面测试,以及本构模型和桩界面。在第二部分中,使用数学处理得到改进的接触面本构方程。以下部分描述了模型参数的计算。第四部分项目改进的接触面本构模型使用FLAC3D软件中的鱼语言它适用于桩接触面剪切数值模拟。最终,案例研究的部分5模拟了monopile轴承,分析了桩轴承特点以及最后在各种工作条件下桩承载力。
2。改进的本构模型桩的接口
2.1。接触面剪切带和厚度
相邻的挤压作用下,土壤,正应力会存在桩表面与土壤颗粒之间,两个将在密切接触。负载后应用于桩的顶部,它倾向于向下移动,生成静态摩擦桩土接触面上的。当桩顶荷载逐渐增加并超过最大静摩擦,桩将产生向下的位移对土;在这一点上,静态摩擦转化为两者之间发生滑动摩擦和剪切。在剪切过程中,剪切应力沿接触表面应用于土壤,套管,和土壤颗粒被压缩,混乱,和下滑,在重组之前,最后达到一个稳定状态。因此,土壤地区毗邻接触表面被称为剪切带,如示意图如图所示1。
接触表面厚度是难以衡量由于接触面的剪切力学行为是受到很多因素的影响,包括正应力粗糙土壤属性。相对光滑的表面,剪切应力很小,和土壤影响的范围很小,导致薄的接触表面。然而,对于粗糙表面,接触表面厚度通常更大。原理图如图2。
(一)
(b)
2.2。改进的接触面本构模型
杨和刘41)开发了一种统计损伤本构模型基于连续的土壤接触表面强度和统计损伤理论,其表达式如下: 在哪里τ是桩的剪应力接触,G剪切模量,γ是剪切应变,米和F拟合参数。进一步改进的本构模型是通过考虑桩接触表面的厚度相对较小,假设剪切应力和剪切应变沿接触表面均匀分布和剪切应变是线性相关的剪切位移,也就是说,γ=λΔ,λ=1 /t和t接触表面的厚度,允许方程(1)被表达如下:
采取上述双方的对数方程,我们得到
然后,考虑到位移方程的导数Δ(2),我们可以得到剪切刚度k年代和剪切位移的关系如下:
让位移Δ= 0和初始剪切刚度
然后,Y在方程(3)可以表示如下:
因此,所有需要的就是找到初始刚度k如果并结合接触面剪切试验曲线上的点来确定C和D在方程(3)。的参数米和F可以表达的吗C和D分别为:
从方程(8)和(9),可以看出k如果将有一个巨大的影响在剪切过程的拟合效果,所以为了保证拟合结果的有效性,必须选择一个合适的解决方案来计算初始剪切刚度k如果。考虑桩和土之间的滑移的存在,在桩土界面的剪切刚度不均匀变化,阿隆索(提出的解决方法55)是借来的。如图3,在τ−Δ曲线,初始切线的斜率是初始剪切刚度: ,为了计算 ,的参数 介绍了建立联系和所以初始剪切刚度之间的关系k如果并最终建立桩土界面剪切应力 。在上面的方程中,最终的剪切应力和最终的剪切位移可以从实验剪切曲线。
提出过程成功地获得初始剪切刚度桩k如果,进而导致一种改进的本构模型桩接触表面的剪切刚度k年代在剪切。这种方法产生的k如果直接推导方程的位移Δ(2),并计算其价值不顾接触表面厚度。这意味着接触面本构模型建立在这一节中没有直接接触表面厚度有关,因为接触表面厚度没有直接对剪切应力和剪切刚度的影响,本研究将它称为“零厚度的元素。”
根据方程(9),剪切刚度变化与剪切位移连续,可以用来描述接触面剪切刚度的非线性波动,因此会更准确。此外,剪切stiffness-shear位移关系方程(9)是通过编程计算,形成monopile轴承的数值计算的基础特征将在本研究中进行。
3所示。方法计算模型参数
3.1。桩土接触面剪切试验
评估的准确性提高桩接触表面固有模型提出了在前面的小节中,本节将使用的数据杨等人的接触面剪切试验。56),其中包括以下相关信息:
试验装置是修改基于驱动的单剪仪。的下框剪仪是一个预制混凝土板来模拟混凝土桩,剪切应力是直接应用通过正确的重量。土壤样本之间的接触圆直径和混凝土板从61.8提高到88毫米,和剪切面积增加了一倍,减少应力集中的边缘土壤样本和斜向剪切的影响。图4说明了剪切试验的原理图。
土壤样本取自黄色粘土基坑开挖的一种新的大学建筑。在测试之前,土壤样本被风干,然后已筛0.5毫米的细度。重新设计的土壤样本然后根据岩土测试程序,和干密度维持在1.63克/厘米31 - 2天的分层压实。加载控制标准如下:(1)剪切位移稳定这一阶段荷载的作用下,(2)位移并不稳定,但这一阶段的负载已经申请了2分钟,此时下一个负载应用;(3)如果剪切位移继续发展在当前负载,土壤样品被认为是破坏。接触表面剪切stress-shear为各种正常应力位移曲线如图5。
3.2。计算模型参数在不同的正常压力
首先,初始剪切刚度k如果决定从 ,Δ在哪里u不是大大影响了正常的压力和统一采取是2.5毫米。为了确保模拟结果的准确性,误差分析系数R2介绍了确定参数χ,表达式如下: 在哪里y我是实验应力值,f我是模拟的应力值,是实验应力的平均值。通过拟合实验数据与文献[56),选择合适的参数χ使拟合结果更接近实验数据,然后推导初始剪切刚度k如果在不同正常压力,得到结果,表中列出1。
然后,数据k如果,τ,代入方程(Δ3)获得模型参数在不同法向应力下,表中列出的结果2。
表1和2表明,随着法向应力的增加,初始剪切刚度k如果接触表面的增加;此外,不同的桩深度对应不同的正常压力,和正常压力的变化导致的变化值为参数,表明本构模型有深度的影响,准确地描述了非线性接触表面剪切刚度的变化。
在获得四个节点参数的值,下一步是请求参数的值在剩余的正常压力。22 - 107 kPa的法向应力范围分为三个区间:22-55 kPa, 55 - 88 kPa,和88 - 107 kPa,与各自的间隔33 kPa, 33个kPa, 19个kPa。因为每个区间的范围有一个小的区别,我们可以获得相关的模型参数值在不同法向应力条件下进行线性插值计算的节点参数。
为了证明线性插值方法的有效性,本部分探讨了正应力的42个kPa包含在范围22-55 kPa,和相应的模型参数值表中列出3。同时,仿真曲线42 kPa正应力可能获得,获得与剪切试验曲线的对比在文献[56显示在图6。
图6表明,剪切stress-shear位移曲线由模型参数的计算使用线性插值方法符合很好,满足精度要求,表明该方法是可行的计算模型参数值。
3.3。法向应力插值区间的范围的影响参数
线性插值方法的插值区间范围可能影响插值结果的准确性。插值计算是进行相对应的模型参数正应力42 kPa,区间范围22-55 kPa, 22 - 88 kPa, 22 - 107 kPa,和值85 kPa, 66 kPa,和33个kPa,分别。使用不同的插值区域获得的模型参数的正应力42 kPa总结在表4。
从表中的数据4,可以得到相应的仿真曲线。仿真和测试曲线的比较在42个kPa正应力计算各插值区域见图7。
从图可以看出7,仿真曲线的精度随插值区间范围;从高到低,仿真曲线的准确性33 kPa, 66 kPa, 85 kPa,其准确性下降插值面积增加。确保模型参数的准确性,建议插值间隔应保持低于40 kPa为了获得一个合理的模拟曲线描绘了接触面的力学行为。
4所示。改进的本构模型的数值实现
4.1。数值计算流程设计
由于理想弹塑性模型嵌入在FLAC3D软件有一个固定桩接触表面刚度,它不能准确反映非线性特征。考虑变量的特征剪切刚度和接触表面的深度效应表现在方程(9),为了适应FLAC3D软件解决方案的方法和应用FLAC3D软件更准确,剪切刚度调整因素被添加到方程(9)获得以下方程: 在哪里k年代,j的接触面剪切刚度是吗jΔth节点的接触表面j的剪切位移j接触表面的th节点,k如果,我的初始剪切刚度吗j接触表面的th节点,Cj和Dj模型参数值的吗j接触表面的th节点φ是剪切刚度的调整系数。
接触表面鱼函数嵌入在FLAC3D软件可以用来获得正常的接触表面应力值对应节点,和法向应力下的模型参数可以用上面提到的方法推导出计算模型参数。最初的接触表面剪切刚度可以由用模型参数值为方程(9),然后纠正和接触面剪切刚度参数分配。的具体实现和解决方案过程剪切刚度调整因素是描绘在图8。
4.2。模型建立和参数设置
在上述的基础上,数值计算过程是成功应用使用一种改进的桩接触表面主要结构模型。由于桩结构的对称性和应用负载,half-pile-soil FLAC3D软件模型。桩的直径是0.6米,长度是5.1米在这个模型(接触地面0.1米)。土壤规格如下:5米厚,长16米,宽8米;网格划分:2196辆和3000个节点(不排除空单元和节点)。模型如图9。
数值计算模型边界情况如下:上表面是免费的,下表面是受限的Z方向只有(实心桩除外)X方向约束位移的两个边界表面X=−8 m和X= 8 m,Y方向约束位移的两个边界表面Y= 0 m和Y= 8米。桩被建模为一个弹性模型13.9 GPa的体积弹性模量和剪切模量为10.4的绩点,而针对摩尔-库仑模型建模为周围的土壤。参数表中列出的值5。
根据剪切试验结果(56),桩的内摩擦角接触表面被设定为29.4°和凝聚力将14.8 kPa。足够的,正常的刚度不是微不足道的,和周围的单位正常最大刚度的两倍的身体被认为是292.9 MPa / m基于数值计算体验。因为有一个不变的剪切刚度的变化,接触面剪切刚度的间隔22 - 107 kPa可以计算使用安装的数据部分3和插值方法。提出了以下解决方案的剪切刚度0-22 kPa正应力间隔;假设当正应力值很小,0-22 kPa的剪切刚度法向应力区间变化类似于22-55 kPa正常应力范围,这样的初始剪切刚度0-22 kPa正应力间隔可以通过线性外推获得。
4.3。实施数值模拟并与理论计算结果比较
桩的垂直位移可以通过命令流软件运用垂直位移桩单元来模拟桩剪力,垂直位移越大,桩与土之间的剪切位移越大。的轨道剪切位移和剪应力保存在剪切过程中为了情节剪切曲线。在这项研究中,这一比例最大不平衡力的典型内力小于10−6计算的收敛性判据,计算标准是满足时被认为是完整的。
然而,法向应力值的范围是相当分散,导致数据用于确定常数不足正常压力。因此,模拟剪切stress-shear节点的位移曲线下的桩土界面的接触表面法向应力不变,正常的应力增量应用于每个节点使用鱼语言编程,以确保节点正常压力是一定值,确保大多数节点正常压力都集中在模拟正常的应力值,从而满足数据采集要求。四种不同的正常压力16 kPa, 22个kPa, 25 kPa, 27 kPa选择下面,和相关的剪切stress-shear位移曲线是通过模拟使用的剪切刚度调整因素的四个情况下,表中列出6。剪切stress-shear位移曲线获得的数值对比派生使用改进的接触面本构模型结构,这是显示在图10。
在本节中,改善桩接触表面,应用FLAC3D数值计算软件,和接触表面剪切计算是成功完成,产生剪切stress-shear位移的数值模拟图。从对比图可以看出结果,数值和理论结果非常相似,拟合程度很高。此外,当法向应力在0-22 kPa的范围,可以使用线性外推方法来解决剪切刚度更准确。使用方程(10)计算两者的相关系数,当正应力16 kPa, 22个kPa, 25 kPa, 27个kPa,相关系数是0.9832,0.9826,0.9844,和0.9851,分别都是接近1。因此,数值计算可以被看作是精确。
5。案例研究
5.1。数值计算单桩的极限承载力
在本节中,仿真和分析monopile承载将引入桩剪切模型。考虑到剪切stress-shear位移曲线为选定的桩室内剪切试验表现出横向阻力硬化特征,本节将进一步优化模型的实现路径反映侧阻力在FLAC3D软件硬化。如方程所示(9),当Δ= (D经验值C)−1 /D,剪切刚度k年代= 0和剪切应力的最大值,它可以假定,当剪切刚度小于或等于0,剪切应力保持不变,以反映桩的侧阻力硬化特征接触表面在剪切过程中,上述想法可以在FLAC3D软件通过鱼语言编程实现。根据表中的数据6,剪切刚度调整因素可以被假设为1在数值计算过程中。的上述思想,计算程序的前一节桩剪切过程可以修改执行单桩承载力的数值计算。
由于桩基础结构的对称性和增加的负载,只有一半的需要构建模型。堆模型指定以下参数:直径0.6米,长度5.1米(接触地面0.1米)。土壤规格如下:土壤厚度8米,长16米,宽8米,3492个细胞和4205个节点的网格。模型如图11。数值计算模型的边界情况如下:顶面是自由表面;在X方向,两个边界表面的位移X=−8 m和X= 8 m约束;在Y方向,两个边界表面的位移Y= 0 m和Y= 8 m是限制(除了实心桩);在Z方向,表面Z=−8 m是受限的。桩和土模型参数是一样的在前面描述桩剪切数值模拟方法。
桩界面本构模型是基于横向阻力硬化模型之前,与其余的参数与图相同9。执行的数值模拟单桩的承载力,桩顶加载的速度增量40 kPa。单桩的极限承载力是由观测桩基础沉降的戏剧性的转变,以及荷载沉降曲线见图12。
作为显示在图12,当负载应用于桩的顶部是最小的,本质上是线性荷载沉降曲线变化。然而,当应用载荷达到临界值时,桩的沉降位移最大的随着负载的增加急剧减少。沉降曲线呈现在图8遵循一个模式类似monopile的静载荷试验期间观察,具有承载力大约760 kPa在这种情况下。
5.2。应用研究桩基承载特性
5.2.1。数值分析桩的轴向应力
图13描述了在桩身轴向应力的变化随着桩顶荷载的函数。从图可以看出,桩承受垂直载荷120 kPa, 240 kPa, 360 kPa, 480 kPa, 600 kPa,和720 kPa,分别。随着负载的增加,桩身的轴向应力相应增加,导致整个桩基的压缩应力状态。在桩基的极限承载力的桩身轴向应力在同一位置基本上与垂直荷载线性增长。
轴向桩应力表现出相同的变化规律在不同垂直载荷,可以总结如下:随着桩基础的深度的增加,桩轴向应力逐渐减小,桩端阻力值下降,表明桩侧摩擦阻力有大部分的桩顶荷载。桩的轴向应力随深度减少非线性各级负载。曲线的斜率大于上层土壤中部分,揭示速度的变化,而曲线的斜率下降较低土壤部分,揭示变化较慢的速度。这表明的上部桩的轴向力迅速下降,而下部减慢和倾向于保持稳定。
5.2.2。数值分析桩侧摩擦阻力
图14描述了桩侧摩擦阻力的变化曲线在不同桩顶加载。随着桩顶荷载增加,桩侧摩擦阻力增加比例,和土壤造成的桩侧摩擦阻力的上部桩周边更大。在加载过程中,上部桩的压缩,导致向下位移相对于土壤,而桩侧还受到土壤的向上的摩擦阻力;因此,桩顶荷载转移到桩周围的土壤摩擦阻力,导致减少桩轴向应力与深度。
当桩顶增加价值的负载,负载转移从上到下,增加桩身的压缩和位移。桩之间的相对位移和较低的土壤发生,和较低的摩擦土层的桩身逐渐产生。这表明横向摩擦桩的上部和下部土壤的层不同步,但摩擦桩上部土层的扮演了一个角色。如果荷载继续增加,桩端阻力将开始上演,直到达到轴承的轴承限制层,和桩顶位移将显著增加,导致损伤。
从上面的分析,很明显,仿真结果对轴向应力的变化曲线和竖向荷载作用下桩的侧向摩擦阻力是一致的与传统桩基荷载传递法,这更准确地模拟了自上而下的桩顶荷载传递。
5.3。Monopile承载力的理论计算
有很多要求和各编码方法计算单桩的竖向承载力;但总的来说,桩的承载力分为两个部分:侧摩阻力和桩端阻力。桩侧摩阻力是由不同的岩层遍历桩,和不同的选择系数,但计算方法是基于摩擦理论,而桩端阻力主要取决于轴承的岩性层和荷载传递机理。
据中国代码——“代码设计底土和铁路桥梁和涵洞基础”(57),单桩的轴向抗压承载力计算使用以下方程: U的周长是桩部分,f我是最终的摩擦阻力的土层的桩,l我的厚度土层的桩,米0的折现系数是桩基础的支持力量,一个的基础桩的面积,和[σ)地基的容许承载力桩的底部。基于桩基础模型的基本参数在这一节和代码的相关系数的规定,上述获得的参数,如表中列出7。
用表的系数7在方程(12的理论价值),单桩的极限承载力。计算后,最终承载力约为233.36 kN,然后除以桩面积约825 kPa。相比760 kPa的数值计算结果,理论计算值是825 kPa,这两个值之间的差异是稳定在10%。这表明,理论计算结果提供一种更健壮的验证数值模拟的正确性。
5.4。分析单桩的极限承载力的影响因素
为了便于理解应用程序的改进的接触面本构模型,进一步验证模型的有效性,本节将模拟单桩的极限承载力不同桩长度和土模。
5.4.1之前。不同的桩长度的影响
节5.1在模型中,桩的长度是5米长,0.6米直径。保持桩直径不变,改变桩的长度,模型桩的长度为7.5米,十米,12.5米,调查的影响,建立了不同桩长度monopile的极限承载力。减小边界效应的影响,模型高度调整双桩的长度,和剩下的材料特性和边界条件保持不变。模型加载方案仍在加载增量与40个kPa,和桩顶的沉降记录了每个载荷步。图15为各种桩的荷载沉降曲线说明了长度。曲线的拐点代表单桩的极限承载力。
如图15,桩顶沉降增加线性增加负载加载的毕业典礼。曲线的拐点后,结算积累迅速,桩基础是损坏。桩长度越长,越不解决会有相同的负载。同时,桩基的极限承载力随着桩长度的增加而增长。这是因为随着桩长度的增加,桩侧摩擦阻力增加承载力,桩轴向力是更多的转移到桩周边土壤,降低桩身压缩和桩底土压缩。因此,增加桩长可以减少沉降和提高桩的承载力。
5.4.2。不同土壤模的影响
5米的桩长和桩的直径0.6米的维护,但桩周围的土模量改变。测试不同土壤的影响变形模monopile的极限承载力、土变形模量设置为10 MPa, 16.67 MPa, 20 MPa。剩下的材料特性和边界条件保持不变,与加载方法。桩的荷载沉降曲线不同桩侧土模在绘制在图16。
如图16桩q s曲线的变化模式与不同土壤模是类似于q s曲线不同桩长度,最初在解决线性增加,然后迅速增加一旦出现拐点。增加桩周围的土模量下降导致桩体的顶部和极限承载力的增加。这对应于延长桩的影响。在桩土模量增加时,桩侧摩擦阻力增加。由于桩底部的土壤变得更强,其承载力增加和压缩变形减少,并增加土壤模数可以减少沉降和提高桩的承载力。
从上面的分析,可以观察仿真结果下的单桩极限承载力的各种桩长度和土模与实际的桩承载力变化规律相一致,更准确地模拟桩承载力的变化规律。
本节桩界面的一种改进的本构模型适用于模拟的单桩承载力,验证单桩的极限承载力,分析了桩轴力和桩侧摩阻力的变化规律,并探讨影响桩长和桩土模量单桩的极限承载力。案例研究证明改进的本构模型的有效性,具有一定的工程应用价值。
6。结论
桩土界面的本构模型与可变剪切刚度和零厚度元素是提高使用最初的接触表面模型。同时,新本构模型的数值模拟实现,以及单桩进行了案例研究。是得出以下结论:(1)改进的本构模型能够描述非线性接触表面的剪切刚度,并有利于程序计算和数值模拟研究,奠定了基础为进一步接触表面和单桩轴承的数值计算。(2)结合剪切试验的数据,提出了参数计算方法。不同的参数值正常压力可以由线性插值,它反映了模型的深度效应。因为模型参数的准确性降低插值区域增加,建议插值区间保持小。(3)实现一种改进的本构模型桩界面的FLAC 3 d提出,是一个线性外推法的使用的剪切刚度0-22 kPa的正常应力范围。模型和计算程序成功地模拟桩剪力,数值结果与理论结果吻合较好,而精确的描述了非线性刚度的接触表面。(4)改进的本构模型中使用的轴承模拟单桩。案例研究表明,在桩顶荷载传递,上层土壤的一部分桩提供了更多的桩侧摩擦阻力比降低土壤部分原因是桩和土的身体首先是相对于另一个流离失所。通过增加桩长和桩土模量,可以减少沉降和桩承载力提高。验证了模型的可行性,通过比较方程的计算结果在中国代码,作为指导工程实践。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果都包含在这篇文章。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者要感谢“SCI能力共享联合集团”的英语编辑在准备这个手稿。这项工作得到了中国自然科学基金(批准号51308552和51308552)。