擠密樁應(yīng)力的彈塑性理論及有限元分析.pdf

1、隨著我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)地基基礎(chǔ)要求也越來(lái)越高。我國(guó)軟弱地基多，分布廣，因此如何提高地基承載力，減小沉降成了十分重要的地基處理問(wèn)題。擠密樁處理地基是黃土地區(qū)尤其是濕陷性黃土地區(qū)常用的地基處理方法之一，屬于豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基，具有處理效果好、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)易行等特點(diǎn)。目前，對(duì)擠密樁處理地基的研究大都集中在施工工藝的改進(jìn)和樁體材料的選擇上，或擠密前后土體參數(shù)的變化上。對(duì)擠密樁擠密成孔過(guò)程中樁周土體的應(yīng)力變化和隨應(yīng)力變化發(fā)生的樁間土體擠密效果

2、的理論研究并不是很多。且?guī)r土屈服準(zhǔn)則以Mohr—Coulomb和Drucker—Prager為常用，這兩種屈服準(zhǔn)則沒(méi)有考慮中間主應(yīng)力的影響或拉壓子午線的區(qū)別，不能真實(shí)反映土體實(shí)際的受力狀態(tài)。 本文基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論研究擠密樁樁周土體應(yīng)力，求出彈塑性極限荷載的統(tǒng)一表達(dá)式；并考慮各參數(shù)對(duì)塑性區(qū)發(fā)展及極限荷載值的影響，與其他理論結(jié)果對(duì)比分析，從而說(shuō)明基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的擠密樁應(yīng)力分析更加符合土體實(shí)際受力狀態(tài)，結(jié)果合理。然后基于大型有限元分

3、析軟件ANSYS8.0對(duì)擠密樁擠密成孔過(guò)程進(jìn)行三維有限元模擬，有限元法能夠考慮土體應(yīng)力—應(yīng)變性質(zhì)，避免了人為的一些假定。通過(guò)非線性計(jì)算，得出各種情況下的極限荷載與理論分析結(jié)果對(duì)照分析。主要結(jié)論是：1.引入統(tǒng)一強(qiáng)度理論，介紹其力學(xué)模型、表達(dá)式及發(fā)展應(yīng)用。土體塑性力學(xué)中多以Mohr—Coulomb強(qiáng)度理論為土體屈服準(zhǔn)則，本文基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論推導(dǎo)出土體的統(tǒng)一彈塑性本構(gòu)模型，作為有限元分析基礎(chǔ)。2.基于圓孔擴(kuò)張理論，采用統(tǒng)一強(qiáng)度理論作為屈服準(zhǔn)則

4、，對(duì)灰土擠密樁擠密成孔過(guò)程中土體應(yīng)力進(jìn)行彈塑性分析，得出彈塑性解的統(tǒng)一表達(dá)式。并求出極限荷載值，同其他理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，充分說(shuō)明統(tǒng)一強(qiáng)度理論應(yīng)用于巖土類材料分析的合理性。3.基于大型有限元分析軟件ANSYS8.0對(duì)擠密樁樁周土體應(yīng)力進(jìn)行彈塑性有限元分析。通過(guò)三維實(shí)體模型模擬了擠密樁擠土的真實(shí)狀態(tài)，分析樁周土體應(yīng)力的發(fā)展情況；并分析不同土體參數(shù)及深度，樁徑等因素對(duì)樁周土體擠密效果的影響；討論塑性擠密半徑及極限荷載的大小，與理論結(jié)果