桩-土接触面力学特性的研究现状

桩土相互作用研究综述1 桩土相互作用的研究现状桩土相互作用问题属于固体力学中不同介质的接触问题,表现为材料非线性(混凝土、土为非线性材料)、接触非线性(桩土接触面在复杂受荷条件下有黏结、滑移、张开、闭合4形态)等,是典型的非线性问题。

为了能够全面地评价桩土的相互作用问题,通常需要确定桩、土体各自的应力和应变以及接触区域处位移和应力分布的数据,对影响桩土相互作用的各因素进行全面研究。

研究桩土相互作用问题需要考虑的因素有:(a)土的变形特征;(b)桩的变形特征;(c)桩的埋置深度;(d)时间效应(土的固结和蠕变);(e)外部荷载的形式(静载或动载);(f)施工顺序(即开挖、排水以及基础和上部结构施工各个阶段的影响)。

目前桩土相互作用的研究方法主要有理论分析法和试验方法。

1.1理论分析方法理论分析方法分为经典理论分析方法和数值分析方法。

1.1.1经典理论分析法(1)弹性理论法。

以Poulos方法为代表。

假定桩和土为弹性材料,土的杨氏模量ES或为常数或随深度按某一规律变化。

由轴向荷载下桩身的压缩求得桩的位移,由荷载作用于半无限空间内某一点所产生的Mindlin位移解求得桩周土体的位移。

假定桩土界面不发生滑移,即可求得桩身摩阻力和桩端力的分布,进而求得桩的位移分布。

如果假定Mindlin位移解在群桩的情况下仍旧适用,则弹性理论法可以被推广至群桩的相互作用分析中。

(2)剪切位移法。

以Cooke等为代表。

根据线性问题的叠加原理,可将剪切位移法推广到群桩的桩土相互作用分析中。

Nogami等基于上述思想再把每根桩分成若干段并考虑地基土分层特性,得到比Mindlin公式积分大为简化的数值计算方程组。

剪切位移法的优点是在竖向引入一个变化矩阵,可方便考虑层状地基的性况,均质土不需对桩身模型进行离散,分析群桩时不依赖于许多共同作用系数,便于计算。

(3)荷载传递法。

荷载传递法本质为地基反力法。

根据求取传递函数手段的不同,可将传递函数法分为Seed等提出的位移协调法和佐腾悟等提出的解析法。

概析桩-土相互作用机理1、引言当上部结构的荷载较大、适合于作为持力层的土层埋藏较深，并且采用天然浅基础或仅作简单的人工地基加固仍不能满足要求时，常采用的一种方法就是做桩基础。

把结构支撑在桩基础上，荷载通过桩传到深处的坚硬岩土上，从而保证建筑物满足地基稳定和变形容许量的要求。

桩通过其侧面和土的接触，將建筑荷载传递给桩周围的土体，或者传递给更深层的岩土，从而获得较大的承载能力以支撑上部的大型建筑物。

因此，研究桩土间的相互作用机理不仅能够对基础设计提供合理参考，在桩基施工过程中也可对安全施工做出贡献。

桩-土共同作用问题是地基基础与上部结构共同作用问题中的一个分支，研究地基基础与上部结构共同作用的理论，重要的是解决桩、地基土和基础之间共同作用的问题。

在该课题研究的几种方法中，比较完整的三维空间分析方法系由Hongladaromp等人和Hian提出。

进几十年来来，随着国内基础建设的兴起，桩基基础在全国各地都被广泛采用，桩-土共同作用机理也越来越被重视，许多学者采用各种试验方法并取得了不少有价值的研究成果。

但因为地下空间的复杂，影响桩-土共同作用的因素繁多，使桩-土共同作用问题研究仍然存在尚未解决的问题。

因此，本文将对这些具有代表性的研究成果进行简单的回顾，并阐述当今桩-土共同作用研究中存在的问题和今后的发展方向。

2、桩-土共同作用研究现状近年来，桩-土共同作用问题被广泛研究，主要影响因素有上部荷载形式以及桩型选取和土性变化，而桩型和土性影响可以归为桩-土界面影响因素。

下面主要详细介绍近几十年来桩-土共同作用机理研究进展。

80年代，费勤发等对建筑荷载下复杂的单桩位移影响系数以及桩对桩位移影响系数的计算给出了简易解法。

并且对单桩的一系列参数给出可以笔算的解析式。

将桩对桩以及桩对土的位移影响系数计算归并于单桩位移影响系数计算公式中。

将简化计算解与精确解进行详尽的比较和细致的分析给出简化计算解的最大相对误差范围，而简化计算结果足以满足工程要求。

桩土接触面力学特性大型剪切试验熊彬涛;黄广龙;徐伟;张展宁【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(040)003【摘要】土与混凝土接触面力学特性直接影响到桩侧摩阻力的发挥,相关研究对抗拔桩设计及应用至关重要.采用大型剪切系统,设计试验剪切模型箱,通过将预制混凝土板置于剪切装置中,以模拟抗拔桩的实际受力情况,分别从剪应力-剪切位移曲线、接触面剪切强度及剪缩剪胀性3个角度进行对比分析.结果表明:剪应力达到峰值强度后随剪切位移的增加线性递减,且在不同法向应力作用下,减小速率近似相等;接触面最大剪应力随着法向应力的增大而增大,两者呈良好的线型关系,但随含水率的增大而减小;接触面抗剪强度随含水率的增大而逐渐减小,相同法向应力下其值远低于土体抗剪强度;当法向应力较小,土样含水率较低时,土体发生剪胀现象,而在其他条件下均为剪缩,法向应力越大,其剪缩量越大.【总页数】6页(P67-72)【作者】熊彬涛;黄广龙;徐伟;张展宁【作者单位】南京工业大学交通运输工程学院,江苏南京210009;南京工业大学交通运输工程学院,江苏南京210009;南京工业大学交通运输工程学院,江苏南京210009;南京工业大学交通运输工程学院,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】TU473.1【相关文献】1.能量桩桩-土接触面力学特性室内试验研究 [J], 李春红;孔纲强;车平;孙学谨2.土与不同桩侧表面粗糙度接触面剪切试验研究 [J], 张吉顺;华斌3.三峡库区典型土石混合体与混凝土接触面大型剪切试验研究 [J], 张国栋;罗雯;杜鹏4.深部土-结构接触面与界面层力学特性的直接剪切试验 [J], 周国庆;夏红春;赵光思5.不同桩侧粗糙度对桩-土接触面力学特性的影响研究∗ [J], 蒋劲羽;方琴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

考虑接触效应的高层建筑桩-土相互作用分析的开题报告一、研究目的高层建筑作为现代城市的标志性建筑，其形式多样、高度巨大、承载力要求严格，其基础稳定性和抗震性能显得尤为重要。

在高层建筑的地基设计中，桩基作为一种常见的基础形式被广泛应用。

然而，由于高层建筑的施工过程中涉及到大规模土方开挖、地下水位变化、基础承载力分布不均等不确定因素，导致桩的浮沉变形等问题容易发生。

为了减小桩的变形和提高桩的承载能力，研究桩-土相互作用机理成为了当前研究的热点之一。

本研究旨在探究高层建筑桩-土相互作用中接触效应的影响机理，以期提高高层建筑桩基性能，确保其稳定、安全地承载高楼大厦。

二、研究内容本研究的具体内容包括：1. 高层建筑桩-土相互作用的基本原理和相关试验方法介绍。

2. 接触效应的概念定义和影响机理分析。

3. 基于数值模拟方法，建立高层建筑桩-土相互作用的有限元模型，分析接触效应对桩基性能的影响。

4. 以某高层建筑桩基实例为基础，进行实际工程试验，验证理论分析结果的准确性和适用性。

三、研究方法本研究主要采用数值模拟和实验方法相结合的研究方式。

具体可行的研究方案是：1. 对高层建筑桩-土相互作用机理进行系统分析和理论探讨，结合先前的研究成果和相关文献资料，创新性地提出建模和模拟方案。

2. 建立高层建筑桩-土相互作用的有限元数值模型，采用ABAQUS软件进行有限元分析计算，并进行参数优化。

3. 经过数值模拟分析得出结论后，结合实际的工程情况，利用原型试验等方法进行实际测试验证。

四、研究意义通过深入研究高层建筑桩-土相互作用中接触效应的影响机理，可以更好地理解桩头部变形和桩土渐进破坏过程中的影响因素，为桩基设计和施工提供依据和指导。

本研究的主要意义在于：1. 围绕高层建筑桩基设计中的关键问题，建立理论模型和计算方法，探索高层建筑桩基的稳定性和抗震性能的提高之路。

2. 通过深入掌握桩-土相互作用的规律，尤其是联系接触效应对桩基性能的影响因素，可以提高桩基的稳定性和承载能力，为高层建筑的建设提供技术支撑。

桩-土-桩相互作用有限元接触分析摘要：桩土体作为一个共同工作的系统，广泛存在于土木工程实践中，是典型的接触问题之一，对桩-土-桩相互作用的研究也是工程十分关心的，其中桩身摩阻力的分布更是关键所在。

本文基于有限元数值分析方法软件对此进行了深入研究。

关键词：有限单元法；接触非线性；桩土相互作用；桩侧摩阻力中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）11-0108-020 引言桩土相互作用问题的实质是固体力学中不同介质的接触问题，具体表现为材料非线性、接触非线性等。

目前，有限单元法是解决复杂空间结构静、动力问题、弹塑性问题最有效的数值方法之一。

本文对桩土相互作用中接触问题进行分析时主要采用接触非线性有限元法，利用ABAQUS有限元软件进行研究。

1 ABAQUS软件概述ABAQUS是功能强大的有限元法软件[1,2]，提供了广泛的功能且使用起来十分简明。

对于非线性分析，ABAQUS能自动选择合适的荷载增量和收敛精度，且拥有十分丰富的、可模拟任意实际形状的单元库。

2 ABAQUS桩土接触分析中需解决的问题2.1 单元类型的选择在接触模拟中采用二阶单元会引起接触面上等效节点力的计算出现混淆，因此接触面两侧的单元一般不宜采用二阶单元，只能采用线性单元。

2.2 主从接触面的建立可以通过定义接触面（surface）来模拟接触问题，本文所涉及的桩土体之间的接触面主要有两类：①桩侧单元构成的柔性接触面（桩侧土体表面）或刚性接触面（桩表面）；②桩底土体一般采用节点构成的接触面，选取桩底土体节点时，不包含己定义在柔性接触面上的节点。

在模拟过程中，接触方向总是主面的法线方向，从面上的节点不会穿越主面，但主面上的节点可以穿越从面。

一般遵循以下原则：①应选择刚度较大的面作为主面，对于刚度相似的两个面，应选择网格较粗的面作为主面；②主面不能是由节点构成的面，并且必须是连续的；③如果接触面在发生接触的部位有很大的凹角或尖角，应该将其分别定义为两个面；④如果两个接触面之间的相对滑动小于接触面单元尺寸的20%，选用小滑动，否则选用有限滑动。

《挤扩支盘桩力学特性的试验研究及理论分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断进步，桩基工程作为土木工程中重要的基础工程之一，其力学特性的研究显得尤为重要。

挤扩支盘桩作为一种新型的桩型，具有承载力高、稳定性好等优点，在工程实践中得到了广泛应用。

本文旨在通过试验研究和理论分析，探讨挤扩支盘桩的力学特性及其作用机理。

二、试验材料与方法1. 试验材料本试验采用的材料主要包括挤扩支盘桩、土壤以及必要的测量设备。

其中，挤扩支盘桩采用符合国家标准的钢材制作，土壤类型及性质根据实际工程地点进行选择。

2. 试验方法试验采用室内模型试验和现场试验相结合的方法。

首先在室内进行模型试验，通过改变支盘数量、尺寸等因素，观察桩的承载力及变形情况。

随后在现场进行实际工程应用，通过监测数据对理论分析进行验证。

三、试验结果与分析1. 室内模型试验结果通过改变支盘的数量和尺寸，我们发现挤扩支盘桩的承载力随着支盘数量的增加而提高，同时支盘的尺寸对桩的承载力也有显著影响。

此外，我们还观察到不同支盘布局对桩的变形特性也有影响。

2. 现场试验结果在现场试验中，我们监测了挤扩支盘桩在各种工况下的承载力和变形情况。

结果表明，挤扩支盘桩在实际工程中表现出良好的承载力和稳定性，且与理论分析结果相符。

3. 力学特性分析挤扩支盘桩的力学特性主要表现在其独特的支盘结构。

支盘的存在使得桩在受力时能够更好地分散荷载，提高桩的承载力。

同时，支盘的结构还能有效减小桩的变形，提高桩的稳定性。

此外，挤扩支盘桩还具有较好的抗震性能和抗拔性能。

四、理论分析针对挤扩支盘桩的力学特性，我们进行了理论分析。

首先建立了桩土相互作用的理论模型，通过分析桩土之间的相互作用力及荷载传递机理，揭示了挤扩支盘桩的承载力及变形特性。

其次，我们还对支盘结构进行了力学分析，探讨了支盘数量、尺寸及布局对桩的力学特性的影响。

最后，结合试验结果，对挤扩支盘桩的力学特性进行了综合评价。

五、结论通过试验研究和理论分析，我们得出以下结论：1. 挤扩支盘桩具有较高的承载力和稳定性，适用于各种工程地质条件。

桩基础国内外研究现状
桩基础是土木工程中常用的基础形式，其研究涉及地质、土力学、结构力学等领域。

国内外学者对桩基础的研究取得了很多进展，主要包括以下几个方面：
1. 桩基础的设计和施工技术：国内外研究人员通过大量的实验
研究和工程实践，提出了各种桩基础的设计和施工方法，如钻孔灌注桩、挤密桩等，同时也对桩基础的受力性能和变形特性进行了深入研究。

2. 桩基础的荷载机理：国内外研究人员对桩基础的荷载机理进
行了深入研究，包括桩的承载力、桩与土体的相互作用等，建立了一系列桩基础的分析模型和计算方法，为桩基础的设计提供了理论基础。

3. 桩基础的可靠性研究：国内外研究人员通过实验模拟和现场
观测等方法，对桩基础的可靠性进行了研究，探讨了桩基础的损伤机理和失效模式，为提高桩基础的可靠性提供了技术支持。

4. 桩基础的新材料应用：近年来，新型材料的应用为桩基础的
研究和应用带来了新的机遇和挑战。

国内外研究人员利用新型材料如高性能混凝土、纤维增强材料等，提高了桩基础的承载力和抗震性能，为桩基础的实用化应用提供了新的途径。

总的来说，桩基础的研究是一个不断发展的领域，国内外学者在桩基础的设计、荷载机理、可靠性和新材料等方面进行了广泛深入的研究，为桩基础的实用化应用提供了重要的理论和技术支持。

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