静压桩连续贯入的工程实测与数值模拟分析

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随着我国经济的不断增强,城市发展的脚步不断加速,同时人们的环境意识不断增强,因此静力压桩的技术以其污染小、成桩质量高、自动化程度高、震动小等诸多优点被越来越广泛的应用,特别是在市区人口密集或对震动有特殊要求的区域应用最为普遍。本文通过理论分析、工程实测以及有限元数值模拟,对静压桩的沉桩阻力、承载力时间效应、连续贯入模拟关键问题等进行了研究分析,为以后的工程应用以及更全面深入的分析提供了一定的的参考依据。本文主要内容如下:(1)充分利用国内外已有研究成果,阐述了静压桩的沉桩机理,以及不同土层中的沉桩特性。结合上海工程现场沉桩阻力实测数据绘制的曲线,对上海地区静压桩的沉桩阻力规律进行了分析研究。(2)在工程地质勘察中,仍存在较多地区采用单桥静力触探测试方法,因此利用单桥静力触探Ps(比贯入阻力)值,对静压桩的沉桩阻力进行估算分析仍有一定的实际意义。以实际工程为背景进行了分析计算,估算结果与实测结果除在20 m~30 m深度范围内吻合较差,其它深度范围内吻合度较好。(3)土的固结效应、触变恢复效应以及土壳效应是引起静压桩承载力随时间而提高的主要因素。本文阐述了承载力时效性的主要影响因素,并运用数个工程获取的隔时复压试验实测数据,对不同土层分布条件下静压桩的承载力时效性进行了对比分析,划分承载力时效性为三个阶段,且时效性主要表现在前两个阶段;采用FBG光纤传感器技术配合隔时复压试验方法,对静压桩的单位桩侧摩阻力进行测试,论证了黏性土的时效性比粉性土的更加明显。(4)本文利用大型有限元分析软件ABAQUS平台,对上海某工程静压桩进行了连续贯入数值模拟分析。通过对特定分析步中位移边界条件的改变,使位移贯入法的理念得以实现,本构模型选用M-C模型,并进行初始地应力的平衡,采用非对称求解器计算方法,并对网格划分密度进行多次尝试,最终模拟结果收敛效果良好。对桩体在不同贯入深度的径向应力、竖向应力以及桩周土的径向位移进行分析,并通过截面定义的方法将沉桩阻力输出与实测数据进行了对比分析。
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