桩组负摩阻力的数值模拟
- 格式：pdf
- 大小：1.36 MB
- 文档页数：24
下载文档原格式
合集下载
基于剪切变形法桩基负摩阻力计算模型
基于剪切变形法的桩基负摩阻力计算模型摘要：本文首先分析了桩周负摩阻力产生的机理，引入桩-土相对位移差函数，借助剪切变形传递法推导出桩身位移随深度变化的微分方程，求得考虑桩-土相对位移的桩身位移、轴力及桩周摩阻力分布函数的解析解，建立了分析桩-土相互作用的理论模型。
利用理论模型，分析了桩径、桩长、桩的弹性模量及桩周土剪切模量等因子对桩身轴力的影响及其作用机制，最后通过模型计算结果与原位测试数据的对比分析，结果表明，本文建立的模型能较准确地描述桩身轴力、桩周摩阻力的传递过程及其沿桩身的分布规律，模型计算参数少且容易获取。
关键词：桩基；负摩阻力；剪切变形法；位移差函数1引言基桩负摩阻力的特性是桩基承载力性状研究领域的热点和难点，考虑桩-土相互作用，合理计算桩基负摩阻力及确定其主要影响因素是岩土工程师的重要任务，同时也是桩基设计中长期存在且需要解决的问题之一[1~2]。
国内外学者在负摩阻力产生机理、沿桩身的分布规律及中性点的确定等方面进行了大量的研究，取得了一系列的成果[3~7]。
目前，常用的桩基荷载传递规律的分析方法主要有4种：1）荷载传递分析法；2）弹性或弹塑性理论方法；3）剪切变形传递法；4）数值分析方法。
本文对传统剪切变形传递法进行分析与改进，建立了桩基摩阻力计算模型，并讨论了不同因素对桩身轴力的影响及其机制。
2负摩阻力产生的机理负摩阻力的发生发展过程乃是桩与土的沉降相互协调的过程，当桩周土体的沉降量超过桩本身的沉降量时，桩周土体会对桩身产生一个向下的拉力，这就是负摩阻力。
桩-土间的相对位移是引起桩侧阻力的直接原因[8]，桩身范围内，桩侧阻力的值可为正，也可为负，这取决于桩-土的相对位移。
因此，建立一个简单有效的模型分析桩侧摩阻力的分布规律及计算中性点的位置，考量桩、土属性对桩身轴力的影响，对桩基工程实践具有重要意义。
3桩侧摩阻力分析模型3.1 模型假设已有研究表明，负摩阻力与静摩擦的相关性不大，是一种动摩擦力[9]，桩-土之间有相对位移产生，可假设：（1）土体和桩在其工作荷载条件下为均质线弹性体，其力学行为属弹性力学理论范畴；（2）荷载作用下，桩-土沉降时产生相对位移，两者间的相对位移仅为深度的函数，用表示。
堆载作用下群桩负摩阻力特性的三维有限元数值模拟
堆载作用下群桩负摩阻力特性的三维有限元数值模拟
从负摩阻力概念被提出至今，在这不到一百年的时间内，国内外学者针对桩基负摩阻力和桩–土相互作用问题，已经进行了大量的现场试验、室内模型试验、理论分析和数值计算研究，并取得了一定的成果。
本文在总结前人研究成果的基础上，针对地面堆载作用下群桩负摩阻力特性进行了数值模拟分析，主要内容包括：1．阐述了桩基负摩阻力的概念，产生原因及其危害，概述了减少桩基负摩阻力的措施，总结了我国规范中对桩基负摩阻力的规定，并对桩基负摩阻力研究状况从四个方面进行了总结和概括，了解目前桩基负摩阻力研究现状及存在的一些问题，从而明确了本文研究的方向。
2．针对地面堆载和桩顶竖向荷载作用下的群桩，运用有限元分析软件ANSYS，选取合适的桩体与土体的本构关系，并考虑了桩–土界面的接触问题，建立了考虑负摩阻力影响的、群桩–土三维有限元数值分析模型，利用数值分析结果与现场试验结果和室内模型试验结果分别进行了对比，计算结果与试验值吻合较好，验证了群桩三维有限元模型的合理性。
3．在所建立的群桩三维有限元模型的基础上，分析了地面堆载等级、桩顶竖向荷载等级、地面堆载和桩顶竖向荷载施荷顺序、桩–土摩擦系数以及桩间距等参数，分别对群桩负摩阻力特性和负摩阻力群桩效应的影响，得到了一些规律性的、有价值的结论。
4．阐述了群桩负摩阻力的理论计算公式，运用了基于极限平衡原理的负摩阻力作用下群桩效应系数的理论计算方法，对三个工程实例进行了计算，得到了群桩中各位置桩的群桩效应系数，将计算结果与实测结果以及数值模拟结果进行了比较分析，计算结果与实测结果以及数值模拟结果吻合较好。
大面积堆载下桥梁桩基负摩阻力试验与数值分析
大面积堆载下桥梁桩基负摩阻力试验与数值分析沿海地区主要通过吹填淤泥及泥沙进行围垦,由于吹填区域土质较差,淤泥软弱土层较厚,排水固结时间漫长,灵敏度高,强度低,在后期填土作用下,土体会产生很大的固结沉降,易对临近桥梁基础产生较大的负摩阻力,降低桩基承载力,增加桥梁的沉降。
在沿海吹填及软土地区因桩基负摩阻力过大导致严重的工程事故时有发生,造成后期补救措施成本较高。
目前,国内外对桩基在沿海吹填地区深厚软土地质条件下负摩阻力研究较少,特别是现场试验相关研究更少。
所以,展开吹填区后期填土对桩基承载特性影响的研究,具有非常重要的理论意义和工程实用价值。
本文结合台州湾大桥工程建设,在箬横段选取三根桩基进行大面积堆载下桥梁桩基负摩阻力试验,按照堆载方案要求堆载一定的面积和高度,模拟沿海吹填区域后期填上对桥梁桩基负摩阻力的影响,并结合不同理论方法计算进行对比分析。
同时采用数值模拟手段,利用岩土通用软件FLAC 3D模拟实际堆载尺寸、模拟不同堆载面积、模拟不同堆载高度,分析不同工况条件下对桥梁桩基负摩阻力的影响。
主要内容和结论如下：(1)对台州湾大桥箬横段接线工程三根工程试桩进行平衡堆载,近似模拟后期大面积填土对桥梁桩基的影响。
试验在桩中埋设钢筋计,测试出桩身内力,在桩顶及周围地表埋设沉降标,测试桩顶及地表的沉降大小。
进行了为期三个月左右的长期观测,现场实测结果表明,堆载高度达到4m高度时,负摩阻力总和达到2687kN左右,中性点深度约为29.5m,且负摩阻力的发展是随时间而变化的,在实际工程中应充分考虑负摩阻力的影响。
(2)利用Bjerrum 建议方法、公路桥涵地基与基础规范法、美国Garlanger等人建议方法、日本建筑基础构造设计规准及层状土迭代法等理论计算方法计算桩基的负摩阻力,计算结果表明,规范法计算出的总负摩阻力比实测值偏大,Bjerrum建议方法计算结果与实测结果较接近,可作为本地区类似工程桩基负摩阻力设计,而其他方法计算结果与实测结果差异较大。
吹填软土桩侧负摩阻力变化规律数值模拟分析
吹填软土桩侧负摩阻力变化规律数值模拟分析
摩阻力视为基本属性力学模型，有关摩阻力在软土桩静力计算方面的研究引起了学术界的关注。
基于其摩擦力的变化，近年来有越来越多地考虑到某一桩在多种不同情况下的摩擦力特性分析，结合实际计算的思路。
讨论的焦点是：经过喷射施工的软土桩侧向摩擦力变化规律。
喷射施工的软土桩的侧向摩擦力特性得到了深入的研究。
认为，桩的侧向摩擦力受很多因素的影响，包括桩内浆料的组分、施工施加的压力、施工过程中桩面外层料体对桩面内层料体的限压梯度及桩面内层料体本身特性等，是微观结构力学品质模型的一部分。
根据此模型下的运算结果显示，经过喷射施工的软土桩比原桩侧向摩擦力增加了，并呈现出一定的先减小后增大的规律，若桩径增大，桩的侧向摩擦力也会增大。
然而，关于侧向摩擦力变化的实测试验研究尚未得到一致的结论，该种施工工艺的摩擦力动态变化特性仍在研究中。
为了弥补实验测试获得的数据不足，一些数值计算模型方案已被用来描述喷射施工结果对软土桩侧向摩擦力变化规律的影响。
首先，建模步骤是定量地研究施工过程中，压力梯度如何影响软土桩的塌落状态，从而模拟出软土桩的实际情况，从而模拟整体的摩擦力变化特性。
通过多种数值模拟方法，软土桩施工施工摩擦力变化机理及特性可以更为深入地探查。
数值模拟方法更直接地展现出软土桩
施工施工摩擦力变化螺旋轮状规律，可以更全面地表现模型优劣及其差异，并且能可以更多地说明组成因素与变化规律之间的关系。
根据数值模拟确定桩体与桩周土的侧向摩擦力，可以就不同的桩径、受力情况和其他对系统勘察、计算更加准确判断软土桩的承载力和稳定性。
多层地基单桩负摩阻力的数值模拟计算
第30卷 第3期 岩 土 工 程 学 报 Vol.30 No.3 2008年 3月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Mar., 2008 多层地基单桩负摩阻力的数值模拟计算赵明华，刘思思(湖南大学岩土工程研究所，湖南 长沙 410082)摘 要：基桩负摩阻力的产生过程，实质上是桩周土沉降与桩身之间能量交互传递的过程。
对桩周沉降土参与桩身能量传递的研究有助于进一步认识负摩阻力的产生机理，提高计算精度。
首先对桩身变形能及所受外力做功进行了讨论并导出理论公式，然后从能量平衡与静力平衡两个角度对桩身单元的应力与应变情况进行分析，列出平衡方程并导出相应的计算公式，接着在考虑地基土的抗剪强度随深度与土性的变化相应呈线性增加的基础上，列出桩身单元能量平衡方程与位移协调方程的矩阵表达式，最后通过将矩阵表达式的联立迭代求解，计算出多层地基土中单桩桩侧摩阻力、桩身轴力及桩身变形。
通过计算工程实例并将该计算结果与实测数据的对比分析，得出计算结果与实测数据基本一致、所建程序能够模拟单桩的负摩阻力工作性状的结论。
关键词：负摩阻力；能量平衡；静力平衡；数值计算中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2008)03–0336–05作者简介：赵明华(1956–)，男，湖南邵阳人，博士，教授，主要从事桩基础及软土地基处理研究。
E-mail: liusi1949@。
Numerical simulation of negative skin friction on singlepile in multiple layer depositsZHAO Ming-hua, LIU Si-si(Institute of Geotechnical Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)Abstract: The process of producing negative skin friction (NSF) is the energy transformation between the soil mass and piles, and researches on it can help to obtain further understanding of the NSF principles and to promote calculation accuracy.First, the deformation energy of piles as well as the external forces acting on them was discussed, and theoretical formulas were also deduced. Then, from the two aspects of energy balance and static equilibrium, the stress and strain of piles were analyzed, through which equilibriums equations were listed and related formulas were deduced. Next, considering that the shear strength of soil increased linearly with the depth, matrix expressions of energy balance and displacement coordination of pile element were given. Finally, by means of establishing linear simultaneous equation and getting iterative solutions, the NSF on single pile in multiple layer deposits, the axial forces and displacement of piles were calculated. Through programming an engineering example and comparing its results with in-situ data, conclusions were drawn: the calculated results were well agreed with in-situ data and the established program could simulate characters of the NSF on single pile.Key words: negative skin friction; energy balance; static equilibrium; numerical calculation0 引 言当桩周地基土因某种原因产生的沉降量大于桩身沉降时，土与桩侧表面将出现向下的负摩阻力[1]。
基桩负摩阻力的计算过程及工程应用探讨
94-2008）5.4.4 条 第 1 款 规 定，
=
=70+0.5×
=70+0.5×（18-10）×8=102Kpa ；
=
=70+
+0.5×
×8+0.5×（20-10）×7=169Kpa ；
=70+（18-10）
由规范式 (5.4.4-1) 可知：
；故取
。
由规范式 (5.4.4-3)，取
（单桩基础），
五、基桩负摩阻力参考算例 某端承桩，采用泥浆护壁灌注桩，桩径 1000mm， 桩 长 16m， 桩 周 土 性 参 数 如 图 3 所 示， 已 知 黏 土 ξn=0.25，粉土 ξn=0.30，当地面大面积堆在为 70Kpa 时， 试算由于负摩阻力产生的下拉荷载为多少。 首先应确定计算中性点所在的位置，取 ln/l0=1.0， ln=1.0l0=1.0×（8+7）=15m。 其 次 确 定 ：由《 建 筑 桩 基 技 术 规 范 》（JGJ
192
技术应用
图2 桩基负摩阻力示意图
图3 桩周土层参数示意图
四、减小桩基负摩阻力的措施 工程的质量以及安全储备是极其重要的。在实际工程 设计以及现场基础施工中，应当采取有效的措施，减小或 消除桩侧负摩阻力产生的不利影响。根据已知的工程经验， 本文总结了以下几种消除负摩阻力的典型方法 ： （1）夯实法 ：在工程桩施工之前，应先对新近的填 土进行地基处理，采用预压夯实，从而降低土的压缩性， 待实测土的沉降基本达到稳定，再进行后续桩基础的施工。 但是此种方法需要的时间周期比较长。 （2）地基处理法 ：通过一系列的地基处理方式，对 产生负摩阻力的桩侧土层进行加固处理，消减其产生的负 摩阻力，从而提高桩基的承载力。主要的方式有深层搅拌 桩、强夯、挤密土桩等办法，降低浅层地基土压缩性，较 小其沉降量，从达到减少负摩阻力的效果。 （3）缩小桩径法 ：在承载力满足设计要求的前提下， 尽量缩小桩的直径，从而减小每根桩所承受的负摩阻力。 （4）桩身处理法 ：通过对桩身进行技术处理，如使 用套管桩，或者桩与套管之间涂满润滑油 ；从而降低桩土 之间的摩擦，使得桩侧负摩阻力变小，这种处理工艺操作 起来比较简单，而且效果比较显著，安全可靠，在目前的 应用也是最广泛的。
“不对称”填土作用下桩基负摩擦力试验研究与数值模拟的开题报告
“不对称”填土作用下桩基负摩擦力试验研究与数值模拟的开题报告一、研究背景和意义随着城市化进程的加快，越来越多的建筑和桥梁工程需要进行深基坑的开挖，然而在土壤的填土过程中，因为填土压实度的不一致性，土体的承载能力难以保持均匀，这就可能引起基础承载层之间的不均匀沉降，导致基础的失稳等问题。
因此，为了保证建筑物和桥梁工程的安全稳定，需要深入了解填土作用下桩基负摩擦力的试验研究和数值模拟。
二、文献综述和研究现状填土作用下的桩基负摩擦力问题越来越引起人们的关注，相关的研究围绕试验和数值模拟展开。
目前，研究者通过模拟桩基负摩擦力试验，发现了填土压实度不对称对桩基负摩擦力的影响，发现了负摩擦力随着时间的推移而逐渐增加的规律，并提出了填土作用下负摩擦力的理论模型。
此外，研究者们也利用有限元数值模拟方法，模拟了负摩擦力与地下水位、桩身变形等因素的关系，从而更加深入地了解了填土作用下桩基负摩擦力的特点和规律。
三、研究内容和方法本研究旨在进一步探究填土作用下桩基负摩擦力的试验研究和数值模拟，主要研究内容包括以下三个方面：1. 设计不同深度、不同填土条件的测试桩，进行填土作用下的桩基负摩擦力试验，观测负摩擦力随时间的变化规律，分析填土压实度不对称对负摩擦力的影响。
2. 借助有限元分析软件，构建填土作用下的三维桩土模型，模拟不同参数下的桩基负摩擦力，并进一步分析负摩擦力与地下水位、桩身变形等因素的关系。
3. 将试验结果与数值模拟结果进行比对，验证所提出的理论模型的准确性和适用范围，并对填土作用下桩基负摩擦力进行更加深入的探究。
四、研究计划和进展本研究将于明年年初开始实验部分的工作，团队将先进行试验桩的设计和制作，搜集相关的试验数据，并针对不同填土条件下的试验数据进行分析和总结。
同时，团队也将进行有限元数值模拟工作，构建三维桩土模型，模拟负摩擦力的变化情况，并根据模拟数据进行理论模型的修正和完善。
总之，本研究旨在探究填土作用下桩基负摩擦力的特点和规律，为建筑和桥梁工程的安全稳定提供理论依据和实践指导。
基于变电站新近填土场地基桩负摩阻力的数值模拟研究
基于变电站新近填土场地基桩负摩阻力的数值模拟研究由于变电站建设的特殊性，很多变电站都会建在荒山野岭，地基都需要靠场平回填。
迫使工程中的桩基会建造在新近填土场地中，由此产生的基桩桩侧负摩阻力问题需要我们设计过程中引起关注。
本文采用ABAQUS对新近填土场地基桩负摩阻力问题进行数值模拟，研究新近填土层在固结沉降过程中，不同的填土厚度、基桩长度和桩顶荷载对基桩桩侧负摩阻力的影响规律。
标签：新近填土场地；固结沉降；负摩阻力；数值模拟前言新近填土属于欠固结土的一种，具有低强度和高压缩性的特点，在自重应力的作用下会产生较大的沉降量，使基桩桩身承受向下的负摩阻力，危害工程结构的稳定性和使用安全。
因此，研究新近填土场地中基桩负摩阻力的产生、发展规律及其影响因素具有重要的工程实际意义。
尽管桩基负摩阻力研究工作取得了大量的成果，但多针对于软土地基以及我国黄土湿陷地区或采动区的建筑基桩负摩阻力问题，对于新近填土场地的基桩负摩阻力问题还研究较少。
因此，本文主要针对这方面的不足，利用ABAQUS软件进行相关数值模拟研究。
一、数值计算模型采用ABAQUS对新近填土场地基桩负摩阻力问题进行数值模拟，通过设置不同的填土厚度、桩长、桩顶荷载等参数，分析基桩轴力、桩側负摩阻力以及基桩沉降的变化规律。
（一）模型建立基于ABAQUS软件建立基桩数值计算模型，桩长为20m，桩径为0.6m。
桩周土分为2层，新近填土和原状土层，桩端作用在原状土持力层上。
采用二维平面建模，将基桩位置定于模型中心。
为消除几何尺寸对模型计算的影响，模型水平研究范围为100倍桩径，即60m，垂直研究范围为2倍桩长，即深度为40m。
桩、土材料采用四边形网格划分，单元总数为5520。
（二）参数选择数值模型中桩周土体采用Mohr-Coulomb模型，基桩桩体采用线弹性模型。
桩-土界面采用ABAQUS中基于允许弹性滑动的罚接触算法。
其中法向接触采用“硬接触”形式，切向接触采用罚公式，计算中假定摩擦系数为0.25。
桩侧摩阻力计算范文
桩侧摩阻力计算范文
一、桩侧土体承载力公式
桩侧土体承载力公式是根据土力学原理和试验数据建立的经验公式，常用的桩侧土体承载力公式有静力公式和动力公式两种。
1.静力公式：
其中，桩侧土体有效侧摩阻系数可通过试验或取经验值，通常在
0.2~0.3之间；基底土体的单向抗剪强度可通过室内试验获得；桩侧土体有效侧面积为桩侧土体与桩身接触的面积。
2.动力公式：
其中，土体承载力转化系数可通过试验或取经验值，通常在0.2~0.3之间；阻尼比是指土体的阻尼特性，在0.02~0.1之间；校正后地震力是指地震动力作用下的土体峰值侧向抗力；质点位移是土体的相对位移。
二、土体参量法
土体参量法是利用固体力学中的材料参数对桩侧摩阻力进行计算的方法，常用的方法有有限差分法、数值模拟方法等。
1.有限差分法：
有限差分法将土体划分为一系列小单元，通过求解每个小单元的力学平衡方程来计算桩侧摩阻力。
该方法需要进行大量的计算，适用于计算复杂土体结构中的桩侧摩阻力。
2.数值模拟方法：
数值模拟方法是通过建立土体的数值模型，并采用数值求解方法进行计算。
常用的数值模拟方法有有限元法和边界元法。
这些方法可以考虑土体的非线性和动力特性，适用于复杂的土体结构和非线性土体的桩侧摩阻力计算。
以上是桩侧摩阻力计算的两种常用方法，选择合适的方法需要根据具体的工程情况和土体特性进行评估。
同时，在进行计算时应注意考虑土体的非线性和动力特性，以准确评估桩侧摩阻力的大小。
桩基负摩阻力试验及数值模拟研究的开题报告
桩基负摩阻力试验及数值模拟研究的开题报告开题报告：一、选题背景和意义：桩基负摩阻力试验能够对桩基的竖向承载力性能做出准确评估，而桩基的负摩阻力对桩基的承载力起到重要的作用，并在一定程度上直接关系到工程的质量，因此，研究桩基负摩阻力试验以及数值模拟方法，对于提高桩基工程的设计、施工和质量控制具有重要的实际意义。
二、研究目的：1. 掌握桩基负摩阻力试验的基本方法和流程；2. 研究桩基负摩阻力试验中影响负摩阻力大小的因素；3. 建立桩基负摩阻力数值模拟模型，对比实验和模拟结果，验证模型的可靠性和适用性；4. 进一步了解桩基负摩阻力产生的机理和规律。
三、研究内容和拟定的技术路线：1.文献资料调研，了解国内外研究现状和发展动态；2. 实验设计和数据采集，包括选择试验场地、测量、监测和记录试验数据等；3. 建立桩基负摩阻力数值模拟模型，并进行仿真分析；4. 对比实验和模拟结果，验证模型的可靠性和适用性；5. 数据分析和研究成果呈现，撰写研究报告。
四、研究计划、进度和预期成果1. 计划周期：2022.01-2022.122. 研究进度：（1）前期调研和文献综述（2022.01-2022.02）（2）桩基负摩阻力试验设计和数据采集（2022.03-2022.06）（3）建立桩基负摩阻力数值模拟模型（2022.07-2022.09）（4）仿真分析和数据比对（2022.10-2022.11）（5）研究成果呈现（2022.12）3. 预期成果：（1）掌握桩基负摩阻力试验的基本方法和流程；（2）研究桩基负摩阻力中影响因素；（3）建立桩基负摩阻力数值模拟模型，结果可靠性较高；（4）撰写相关论文，具有一定的学术价值和指导意义。
五、存在的问题和解决措施1. 实验过程中可能受到环境因素的影响，需对其进行精确测量和控制，以保证数据质量；2. 数值模拟过程中，需要充分考虑各种情况下的负摩阻力计算方法和参数选择；3. 研究成果呈现需要具备一定的专业性和系统性，需要进行周密的写作和组织安排。
桩基负摩擦力优选演示
Q
n g
，并可按下式验
算基桩承载力：
Nk Qgn Ra
注：本条中基桩的竖向承载力特征值 R a 只计
中性点以下部分侧阻值及端阻值。 当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时， 尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算 桩基沉降。
4.桩基础
5. 负摩阻力的计算 根据大量工程实践和试验表明，贝伦提出的 “有
负摩阻力系数 n n
0.15～0.25 0.25～0.40 0.35～0.50 0.20～0.35
注：1 在同一类土中，对于挤土桩，取表中较大值，对于非挤 土桩，取表中较小值； 2 填土按其组成取表中同类土的较 大值；
4.桩基础
考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：
n
Qgn n u qsnili i1
桩群外围桩自地面算起，桩群内部桩自承台底算起；
—桩周第i 层土平均竖向有效应力；
i
—分别为第i 计算土层和其上第m 土层的重度，
i m 地下水位以下取浮重度；
—第i 层土、第m层土的厚度；
z i —zm地面均布荷载。
p
4.桩基础
表5.4.4-1
土类 饱和软土 黏性土、粉土
砂土 自重湿陷性黄土
应系数取1.0）。
粘土 侧阻力qsk=40kPa 饱和重度γsat=18kN/m3
粉质粘土 侧阻力qsk=50kPa 饱和重度γsat=20kN/m3
4.桩基础
2. 产生负摩阻力的原因
桩周有较大的堆载，引起桩周土的固结； 桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬持
力层，土层产生自重固结下沉； 软粘土地区，地下水下降或深基坑开挖降水等
引起桩周土下沉； 黄土中的桩，地基土湿陷作用引起桩周土下沉； 砂土液化和冻土融化。
群桩负摩阻力特性研究共3篇
群桩负摩阻力特性研究共3篇群桩负摩阻力特性研究1群桩负摩阻力是当桩下土层受载后，由于土层变形而产生的一种抗拔阻力。
本文旨在探讨群桩负摩阻力的特性及影响因素。
一、群桩的负摩特性群桩负摩力的大小和桩直径、桩长、桩间距、桩数、土层性质和荷载等因素有关。
一般来说，群桩的负摩阻力随土的单位体积侧向摩阻系数的增大而增大，随着桩直径和桩长的增大而增大，随桩间距的减小而增大。
此外，当桩数增加时，负摩力也会增加。
荷载的大小直接影响着群桩的负摩阻力，荷载越大，负摩阻力也越大。
二、影响因素1.土的性质：侧向摩阻系数的大小与土的结构、颗粒组成、孔隙分布和含水率等有关。
2.桩的直径和长度：群桩的直径和长度越大，负摩阻力也越大。
在实际工程中，通常选择较大的桩径，以增加负摩阻力。
3.桩间距：随着桩间距的减小，群桩之间的干扰效应增强，相邻桩基本上共享一部分土体反力，会导致群桩整体承载性能的下降，且负摩阻力增加。
4.桩数：由于群桩的相互干扰作用，增加桩数可以使负摩力增大，并有利于提高群桩的承载能力。
5.荷载：当荷载增大时，侧向土体的变形增加，侧向土体产生明显的抗拔位移，从而导致负摩阻力增加。
三、结论本文对群桩负摩阻力的特性进行了分析。
研究表明，群桩的负摩阻力与土的单位体积侧向摩阻系数、桩的直径和长度、桩间距、桩数和荷载大小有关。
在实际工程中，需要充分考虑这些因素的影响，以提高群桩的承载能力和抗拔能力。
群桩负摩阻力特性研究2群桩负摩阻是指在沉桩过程中，沉桩下部力学特性的变化，特别是在涂土层下部产生的一个反向于沉桩方向的阻力。
在桩基础工程中，群桩负摩阻之所以成为一个研究热点，是因为其对桩基础的稳定性和承载力的影响很大。
本文将从理论和实验两个方面探讨群桩负摩阻力特性的研究进展和工程应用。
一、理论研究群桩负摩阻力的理论研究主要围绕着公式推导和数值模拟两个方面展开。
1. 公式推导目前，对于群桩负摩阻力的计算，可以运用下面两个公式：- Skempton 公式：Skempton公式是群桩负摩阻力计算中最常用的公式之一。
负摩阻力计算实例
负摩阻力计算实例本建筑场地为自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅱ级（中等），依椐JGJ94-2008规范第5.4.2条规定，在计算基桩承载力时应计入桩侧负摩阻力。
首先，根据场地地质情况（以3#井处的地层为例）确定压缩4.2 桩基4.2.1 桩基类型及桩端持力层的选择依据勘察结果分析, 本建筑场地为自重湿陷性黄土场地，（自重湿陷量的计算值为120.5-151.6mm）湿陷等级为Ⅱ级（中等），湿陷性土层为②、③、④、⑤层，湿陷土层厚度为10-15m，湿陷最大深度17m（3#井）。
可采用钻孔灌注桩基础，第⑦层黄土状粉土属中密-密实状态，具低-中压缩性，不具湿陷性，平均层厚4.0m，可做为桩端持力层。
4.2.2 桩基参数的确定根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）中的有关规定，结合地区经验，饱和状态下的桩侧阻力特征值qsia（或极限侧阻力标准值qsik）、桩端阻力特征值qpa（或极限端阻力标准值qpk¬）建议采用下列估算值：土层编号土层名称土的状态桩侧阻力特征值qsia(kPa) 极限侧阻力标准值qsik(kPa) 桩端阻力特征值qpa(kPa) 极限端阻力标准值qpk(kPa)②黄土状粉土稍密 11 23③黄土状粉土稍密 12 24④黄土状粉土稍密 12 24⑤黄土状粉土稍密 13 26⑥黄土状粉土中密 18 36⑦黄土状粉土中密 18 36 500 1000⑧黄土状粉土中密 20 40 600 12004.2.3 单桩承载力的估算依据JGJ94-2008规范，参照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.5.5条，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：Ra=qpaAp+up∑qsiaLi式中：Ra——单桩竖向承载力特征值；qpa 、qsia——桩端端阻力、桩侧阻力特征值；Ap——桩底端横截面面积= πd2（圆桩）；up——桩身周边长度=πd；Li——第i层岩土的厚度；以3#孔处的地层为例，桩身直径取600mm，以第⑦层黄土状粉土做为桩端持力层，桩入土深度24.0m（桩端进入持力层的深度对于粘性土、粉土应不小于1.5d）。
某桥基工程群桩负摩阻力数值模拟分析
【 文章编号】 １ １ ６６ （ Ｌ） 一 ｏ — ３ ０ — ８４２ ＯＯ ｏ６ ０ ０ Ｏ ４ ９
】 ＥＲＩ Ｉ ｓ ⅥＩ 。 ． ０Ｎ ｌ １’ Ｐ Ｍ ＣＡ ． 卫 ） Ａ Ｉ Ｉ ｌ Ａ田 口 － Ⅱ甩 ＧＲ 】 蛆 Ｉ Ｒ ＣＴ ＯＮ Ａ ０ Ｉ ｏＩＰ ＮＩ ｖＥ Ｆ Ｉ Ｉ Ｉ Ｎ Ｂ］ 刚 ＧＥ ｌ Ｎ ＲＤ Ｊ ＤＡ Ｉ ０Ｎ Ｉ ｒ【 １ ＭＡ Ｚ ｎ － ｕ ， ＧＵ ａ ｚ ｏ ｇ ｏ ｇｙ Ｏ Ｄ －ｈ ｎ ２
Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｌ ｒｕ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｇｏ ｐ；ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｉ ｒｃｉｎ；ｎ ｕ ｒｌｐ ｉｔ ｕ ｒｃ ｌｓ ｕａｉｎ ｅ ｅ ａ ｖ ｋ ｎ ｆｉｔｏ ｉ ｅ ｔａ ｎ ；ｎ ｍｅ ａ ｉ ｌｔｏ ｏ ｉ ｍ
实际工程中桩基 工程很多不是单 桩基础 ， 而是 由 两根或两根以上桩基 组成 的群桩基 础 ， 很多试 验 和实 测数据表 明 ， 群桩 的负摩 阻力 特性与单 桩有很 大 的不 同， 这是 因为群桩 中桩 土相 互作用 比单桩 复杂 ， 间 桩 土的位移受到桩基 的约束作用 比单桩 强 ， 土相对位 桩
马宗玉等 ： 某桥基工程群桩负摩阻力数值模拟分析
某桥 基 工程群 桩 负摩 阻力数值 模பைடு நூலகம்拟 分 析
马宗 玉 郭 大忠 ，
（． １ 上海岩土工程勘察设计研究院有限公 司。 上海 ２ ０ ， ； ２ 安徽岩 土工程有 限责任公司 。 合肥 ０４ ￣ ． ２０１ ） ３０ １
【 摘
要】 负摩阻力会给桩基安全带来隐患 ， 危害建筑物的安全使用 ， 因此桩基 负摩 阻力问题一直 是桩基础
间距、 台等都有 影响 ， 承 群桩桩 间距越小 ， 群桩效 应越
明显 ［２。 １１ ，
.软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型
.软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型在土木工程中，软土地基是一种特殊的地质情况，其地基承载力较低，易于发生沉降和变形。
为了加固软土地基，提高地基承载能力，常常会采用桩基工程的方式。
而软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型，则是研究软土地基桩基工程的重要内容之一。
在进行桩基工程时，软土地基桩侧表面负摩阻力是一个不容忽视的问题。
因为软土地基的地质条件使得桩的侧表面与土体之间的摩阻力会对桩基工程的承载性能产生较大影响。
建立一种科学合理的软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型是非常重要的，可以为工程设计和施工提供指导和参考。
我们需要了解软土地基桩的特性以及侧表面负摩阻力的形成机理。
软土地基的特性是指土壤的松腻程度、水分含量、孔隙结构等因素，这些因素决定了软土地基桩侧表面负摩阻力的大小和性质。
当桩身插入土体时，土体的应力会发生变化，桩侧表面与土体之间的摩阻力就会产生。
而软土地基的孔隙结构和水分含量也会对侧表面负摩阻力的大小和分布产生影响。
我们需要建立软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型。
这个模型需要考虑土体的本构性质、孔隙水压力、桩体形状和尺寸等因素，以及桩与土体之间的相互作用。
通过对上述因素的分析和计算，可以建立起软土地基桩侧表面负摩阻力的解析模型，从而可以对桩基工程的承载性能进行评估和预测。
这对于工程设计和施工来说是非常重要的。
在实际工程应用中，软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型可以帮助工程师更好地理解桩基工程在软土地基中的行为规律，指导设计和施工，避免因侧表面负摩阻力引起的桩身沉降、变形等问题，保障工程的安全和稳定性。
总结回顾：软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型是研究软土地基桩基工程的重要内容之一。
建立这样的模型可以帮助工程师更好地理解软土地基桩基工程的行为规律，指导设计和施工，提高工程的安全性和稳定性。
在工程实践中，要根据软土地基的特性和侧表面负摩阻力的形成机理，建立科学合理的解析模型，以期望为软土地基桩基工程提供更好的技术支持。
基于ABAQUS的桩侧摩阻力数值模拟分析
基于ABAQUS的桩侧摩阻力数值模拟分析摘要: 采用ABAQUS有限元软件模拟桩土相互作用，桩土接触面采用主从接触算法，在桩身与桩周土之间建立接触对；桩身采用线弹性模型，土体采用摩尔-库仑模型，并考虑初始地应力的影响。
通过计算，得到了桩侧摩阻力的分布情况，并通过算例对模拟情况和实际情况下的桩侧摩阻力和桩吧顶总沉降进行了对比，结果表明，数值模拟结果与现场测试结果相一致。
关键词: 桩土相互作用；桩侧摩阻力；沉降；ABAQUS0 引言桩基础设计主要围绕承载力和沉降的计算展开。
在常规的设计方法中，桩侧摩阻力在同一土层中通常是一个固定不变的值，而且往往估计过小。
事实上，桩侧摩阻力的值是随着桩顶载荷、深度等各种因素而变化的，而且深度效应较为明显。
对于摩擦型桩，其承载力主要由桩侧摩阻力承担，所以，正确分析和计算桩侧摩阻力的分布及影响因素至关重要。
传统的方法是做桩的破坏性载荷试验，但是桩的现场载荷试验既费工又费钱，尤其对于大直径桩，要进行这类试验需施加很大的试验载荷，无论是加载条件，还是试验技术都很困难。
如何根据室内试验得到的有关资料，利用数值模拟分析的方法来确定桩侧摩阻力分布情况，进而确定桩的竖向承载力，是值得深入研究的问题[1，2 ] 。
1 桩土计算模型的建立考虑土体材料非线性、桩周土分层、桩土间接触非线性、桩端及桩侧注浆加固、桩长及桩直径变化等因素时，有限元法是现阶段最适用的方法，它能解决由于试桩困难及实测费用大而无法大量进行的问题。
1.1有限元模型ABAQUS的接触模拟中，要在模型中的各个构件上建立表面，并建立接触对，采用主-从接触算法。
这里选择较柔软的土体表面为从属表面，其表面网格划分较为精细；选择刚性的桩体表面为主面，接触面划分如图1所示：对于单个的大直径超长桩的轴向受荷有限元分析，可简化为轴对称平面问题进行计算。
文中采用4结点双线性轴对称单元。
为了减小计算误差，同时也为了缩短计算时间，在桩土接触面附近单元网格划分的较细，而在远离接触面的土体，网格划分相对稀疏，网格划分如图2所示。
基于抛物线法的桩基负摩阻力估算公式
基于抛物线法的桩基负摩阻力估算公式
抛物线法是利用抛物线形状来近似描述桩基负摩阻力分布的方法。
在桩基设计中，负摩阻力是指桩身在施工过程中邻近土层对其下端的阻力。
该阻力是由土体的侧向压缩引起的，通常会对桩基的承载力产生一定的影响。
准确估算负摩阻力是桩基设计的关键之一。
抛物线法通过将土体对桩身的负摩阻力分布近似为一条抛物线来进行估算。
其基本思想是假设土体对桩身的负摩阻力随深度变化呈抛物线分布，即负摩阻力
f = a*z^2 + b*z + c
f为负摩阻力，z为深度，a、b、c为用来描述抛物线形状的参数，需要通过实测数据或经验公式进行确定。
在实际应用中，估算土体对桩身的负摩阻力时，可以采用以下步骤：
1. 确定桩身的下端深度z1和上端深度z2，即需要估算负摩阻力的深度范围。
2. 利用实测数据或经验公式确定抛物线参数a、b、c的值。
这些值可以根据类似工程案例的实测数据进行拟合，或者根据地质情况和经验公式进行估算。
3. 计算负摩阻力。
根据抛物线法的公式，代入深度z的值，计算得到相应的负摩阻力。
需要注意的是，抛物线法只是一种近似估算方法，其准确性取决于参数的确定和实测数据的可靠性。
在工程实践中，建议结合其他地质资料和现场观测数据，综合分析进行桩基负摩阻力的估算。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Numerical Modelling of Negative Skin Friction on Pile Groups
Y. K. Chow, C. H. Lim & G. P. Karunaratne
Department of Civil Engineering, National University of Singapore, 10 Kent Ridge Crescent, Singapore 0511 (Received 9 August 1994; revised version received 16 February
Computers and Geofechnics, Vol. 18, No. 3, pp. 201-224, 1996 Copyright 0 1996 Ekvier Science Ltd Printed in Great Britain. All rights reserved 0266-352X/96$1 5.00 + 0.00 0266-352X(95)00029-1 ELSEVIER
Id)
Fig. 1. Pile group subject to negative skin friction: (a) problem considered; (b) consolidation of upper soil les on soil.
201
202
Y. K. Chow et al.
Recognizing the group effects on negative skin friction on piles has led Broms [3], Combarieu [4] and Briaud et al. [5] to suggest empirical methods to determine the distribution of downdrag loads among group piles. These empirical methods are, however, developed based on limited data and do not provide an understanding of the behaviour of pile groups subject to negative skin friction. Poulos and Davis [6] and Kuwabara and Poulos [7] developed a simplified boundary element method to analyse negative skin friction on end-bearing pile groups utilizing Mindlin’s [8] solution in conjunction with the “mirror image” technique. This approach is, however, confined to piles bearing on a rigid stratum such as sound rock. Chin [9] and Chow et al. [LO]extended the method of analysis to the more practical situation in which the piles are socketed into a stiffer compressible stratum by using the fundamental point force solutions of Chan et al. [l I] for a layered soil. These theoretical methods enable the important parameters influencing the downdrag loads on group piles to be studied in a rational and systematic manner. The approach proposed by Chin [9] and Chow et al. [lo] is, however, complicated to implement and the computer program can be time-consuming to run for large pile groups. There is therefore a need to develop simplified methods suitable for routine analysis of negative skin friction on pile groups. In this paper, simplified methods of analysis are examined and the reliability of these methods assessed by comparison with solutions obtained from more rigorous approaches. METHODS OF ANALYSIS The problem considered is a pile group which penetrates a consolidating upper soil layer to socket into a stiffer lower bearing stratum (see Fig. 1). The
INTRODUCTION The experimental work of Koerner and Mukhopadhyay [l] and Shibata et al. [2] demonstrate that the downdrag load on individual piles in a group is smaller than that on an isolated single pile. The test results revealed that the distribution of downdrag loads among the group piles is such that the inner piles experience the smallest load, followed by the perimeter piles and the corner piles experience the largest load. The current design method in practice generally fails to recognize this fact and this generally leads to over conservative designs.
Numerical modelling of negative skin friction on pile groups
203
impermeable, vertical piles are assumed to be linear elastic, of solid circular cross section with diameter d and constant Young’s modulus Ep. The soil profile is represented as a consolidating upper soil layer of uniform thickness h with constant effective Young’s modulus ES and Poisson’s ratio Y, overlying a bearing stratum of infinite depth with constant Young’s modulus Et, and Poisson’s ratio q,. The socketing length of the pile is e, making the total embedded pile length L = h + e. The upper soil layer consolidates under a uniform surcharge of intensity q and the consolidation settlement can be calculated using Terzaghi’s one-dimensional consolidation theory. The bearing layer is assumed not to undergo consolidation. It is noted that an important case where a recent fill of granular soil is placed over the consolidating upper soil layer, some downdrag will occur in the fill zone. This problem can be analysed by assuming the fill layer to settle by the same amount as the top of the consolidating layer and the Young’s modulus and Poisson’s ratio of the fill material are assumed to be the same as those of the upper consolidating soil layer. The problem shown in Fig. 1 can be decomposed into three systems, namely: (a) a consolidating upper soil layer due to a uniform surcharge q (b) the group piles acted upon by pile-soil interaction forces acting on the piles {Pi,} (c) a layered soil continuum acted upon by a system of pile-soil interaction forces acting on the soil, {PS}, at the imaginary pile-soil interfaces. Conceptually, the methods of analysis reported in this paper are similar to the approach of Chin [9] and Chow et al. [lo]. In the present methods of analysis, the individual group piles are modelled using discrete elements. The soil response at the individual piles is modelled using the subgrade reaction method. The main difference between the various methods lies in the manner in which pile-soil-pile interaction is considered. The interaction effects are considered via two models namely, a layer model and a continuum model (see Fig. 2). In the layer model, the soil is assumed to be represented by independent horizontal layers which permit interaction between piles to take place within the same soil layer only; the continuity of the soil in the depth direction is discounted. In the continuum model, the theory of elasticity for a point force in the interior of an elastic medium is used to determine pile-soil-pile interaction. These “hybrid” models in which soil response at the individual group piles is modelled using the subgrade reaction method and pile-soil-pile interaction considered using elastic theory has been shown by Chow [12,13] to be a simple but efficient method for the analysis of axially loaded pile groups.