大直径超长群桩竖向承载性能的三维非线性有限元分析

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桩基础是最古老的基础形式之一,也是我国现阶段广泛使用的主要基础之一。东南沿海地区软土分布较广,土质复杂,大直径超长桩广泛应用于高层建筑和大型桥梁中,与普通桩基础相比,影响超长群桩受力变形特性的因素更为复杂,其理论研究远远落后于实践工程。因此,展开对大直径超长群桩承载性能的研究具有重要的工程意义。本文针对竖向荷载作用下大直径高承台超长群桩基础的承载特性及其影响因素进行了比较深入的研究,论文的主要研究工作如下:  论文分析了国内外关于群桩基础的研究现状,探讨了目前主要的群桩沉降计算方法。在此基础上,运用大型非线性有限元分析软件ABAQUS,分别采用Mohr-Coulomb模型、Cam-Clay模型模拟不同土体的性质,采用无厚度Goodman单元模拟桩土界面特性,考虑桩土复合地基的初始地应力平衡,实现了大直径超长群桩在竖向荷载作用下的三维数值模拟。  研究了砂类土层、粘性土层以及复合土层等不同土质条件下超长群桩的承载性能,深入分析了桩长、桩径、桩数、桩间距等因素对大直径超长群桩荷载位移特性、桩侧摩阻力特性、桩顶反力特性、桩身轴力特性和桩端阻力特性五方面的影响,对比分析了复合土层中土体本构模型的选择对数值分析结果的影响。  分析结果表明:桩长、桩径、桩数以及桩间距对群桩的承载性能均有较大影响,合理的桩长、桩数、桩间距能够使基桩的承载性能发挥更充分;不同的土质条件下,群桩竖向位移随荷载的变化趋势不同,桩侧土体的极限摩阻力不同;同样的地质条件下,使用不同的土体本构模型,有限元分析结果也不一样,建议采用与土体特性相适应的本构模型对超长群桩进行数值模拟。
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