桩-土-桩相互作用有限元接触分析

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。

收稿日期:2007-05-22;改回日期:2007-09-25　作者简介:张晓萌(1972-),女(汉族),广东惠州人,长沙理工大学讲师,建筑与土木工程专业,硕士,从事建筑与土木工程研究工作,湖南省长沙市,ffyzx m5232166@ 。

桩土相互作用时桩参数对大直径空心桩承载影响的有限元研究张晓萌1,汪拾金2,武晓　3(1.长沙理工大学桥梁与结构工程学院,湖南长沙410076;2.浙江省岩土基础公司,浙江宁波315400;3.宁夏银南供电局设计室,宁夏银南751100)摘　要:运用Ansys 有限元技术,分析了在竖向荷载作用下大直径空心桩桩顶沉降、桩端沉降与桩身压缩三者的关系,桩长L 对桩身轴力的影响,桩长L 、桩径D 、桩体弹性模量E 对桩P -s 曲线的影响,桩长L 、桩径D 对桩P -S e (桩端沉降与桩顶沉降的比值)曲线的影响,具有工程上的实际意义。

关键词:大直径空心桩;桩体参数;承载性能;有限元分析中图分类号:T U473.1;U443.15 文献标识码:A 文章编号:1672-7428(2007)11-0009-06FE M Research on Affecti on of P ile Param eters to the Bear i n g Capac ity of Large D i a m eter Hollow P ile i n the Ca seof P ile 2so il I n teracti on /ZHAN G X iao 2m eng 1,WAN G Shi 2jin 2,WU X iao 2fan 3(1.College of B ridge and Structure Engineer 2ing,Changsha University of Science and Technol ogy,Changsha Hunan 410076,China;2.Zhejiang Geotechnical Founda 2ti on Co .,N ingbo Zhejiang 315400,China;3.Design Office of Power Supp lying Bureau,Yinnan D istrict,N ingxia p r ov,Yinnan N ingxia 751100,China )Abstract:The paper analyzed the large diameter holl ow p ile under vertical l oading on the relati on a mong settle ment of p ile t op,settle ment of p ile end and p ile shaft comp ressi on with Ansys finite ele ment technique .Key words:large dia meter holl ow p ile;p ile para meter;bearing capacity;finite element analysis 由于大直径空心桩经济性能好,直径大而自重轻,施工时噪声小,振动干扰小,环境影响小,水平推力小,对周围建筑、路面、地下设施危害小,承载力大,同时,工程开工后便可开始预制空心桩节,工程作业面增加,工程进度快,断桩事故不易发生,桩质可靠,还可在空心部分对个别有缺陷桩节进行补救处理,能最大限度地减少工程造价,无需承台,桩间距大,群桩效应小,设计计算简便,桩的断面布置合理有效,桩身刚度和周边长度能得以提高,能节省大量混凝土,是一种全新的基桩工艺,其技术已达到当前国家基桩的先进水平,因此,在大跨度桥梁及其他工程基础建设中,对保证工程质量、降低工程成本、提高工程效益都起到了很好的效果,其应用前景广阔,越来越适用于公路、桥梁、深水建筑物、码头、钻采平台、高层建筑和超高层建筑等结构基础中。

龙源期刊网 桩土相互作用的有限元模拟分析作者：华开成张显达来源：《科技探索》2013年第10期摘要：本文通过大型有限元软件对桩土相互作用的整体分析进行模拟研究分析，其结果表明：在竖直方向上（即沿桩的深度方向）随着深度的增大，竖向位移值是逐渐减小的；在桩底（沿水平方向上）Z向位移值在桩底最大向两边递减。

关键词：桩土作用 ADINA 模拟分析引言当轴向荷载逐步施加于单桩桩顶，桩身上部受到压缩产生相对于土的向下位移，与此同时桩侧表面就会受到土的向上摩阻力。

桩顶荷载通过所发挥出来的桩侧摩阻力传递到桩周土层中去，致使桩身轴力和桩身压缩变形随深度递减。

在桩土相对位移等于零处，其摩阻力还未开始发挥作用而等于零。

随着荷载增加，桩身压缩量和位移量增大，桩身下部的摩阻力随之逐步调动起来，桩底土层也受到压缩而产生桩端阻力。

因此可以认为土对桩的支撑力是由桩侧摩阻力和桩端摩阻力两部分组成。

桩端土层的压缩加大了桩土相对位移，从而使桩身摩阻力进一步发挥到极限值，而桩端极限阻力的发挥则需要比发生桩侧摩阻力大的多的位移值，这时总是桩侧摩阻力先充分出来。

当桩身摩阻力全部发挥出来达到极限后，若继续增加荷载，其荷载增量将全部由桩端阻力承担。

由于桩端持力层的大量压缩和塑性挤出，位移增长速度显著加大，直至桩端阻力达到极限，位移迅速增大而破坏。

此时桩所受的荷载就是桩的极限承载力。

1 ADINA分析结果图在竖直方向上（即沿桩的深度方向）随着深度的增大，竖向位移值是逐渐减小的；在桩底（沿水平方向上）Z向位移值在桩底最大向两边递减。

Y向位移在桩的两底角处达到最大，沿桩中心两侧对称分布，Z向压力也是关于桩的中心对称分布同时沿着对称轴向两边递减。

参考文献：[1]王晓谋，赵明华，李镜培.基础工程.人民交通出版社.[2]岳戈，陈权，等.ADINA应用基础与实例详解.人民交通出版社.。

基于abaqus的桩土相互作用分析桩土相互作用是土木工程中的重要研究领域，它关注的是桩与土壤之间的相互作用效应。

桩土相互作用分析对于确定桩基承载力和变形特性等参数具有重要的意义。

ABAQUS作为一个常用的有限元分析软件，可以用来进行桩土相互作用分析。

首先，进行桩土相互作用分析需要建立适当的有限元模型。

对于桩土相互作用的分析，一般需要包括桩身、土体和桩的相互作用界面等部分。

桩体可以是直桩、摩擦桩或末端摩擦桩等形式，土体可以是均质土或非均质土。

在建立有限元模型时，需要根据实际情况选择合适的单元类型和材料模型，以准确描述桩和土体的力学性质。

其次，进行桩土相互作用分析需要对桩土相互作用界面应用适当的边界条件。

桩与土体之间的相互作用主要是通过桩土界面传递负荷和变形。

在建立有限元模型时，需要对桩土界面施加适当的应力或位移边界条件，以模拟桩与土壤之间的相互作用过程。

然后，进行桩土相互作用分析需要定义合适的荷载和加载方式。

在实际工程中，桩往往要承受来自地震、风荷载、交通荷载等多种荷载的作用。

在进行桩土相互作用分析时，需要根据实际情况选择合适的荷载和加载方式，并将其应用于有限元模型中。

最后，进行桩土相互作用分析后需要对分析结果进行评估和解读。

ABAQUS可以输出桩的承载力、桩身和土体的变形等关键参数，通过对这些参数进行分析和解读，可以评估桩土相互作用的性能。

总之，基于ABAQUS的桩土相互作用分析可以通过建立合适的有限元模型、施加适当的边界条件、定义合理的荷载和加载方式，并对分析结果进行评估和解读，来分析桩土相互作用的行为和参数。

这对于土木工程中的桩基设计和施工具有重要意义。

桩土相互作用研究综述桩土相互作用是土木工程中一个重要的研究领域。

桩土相互作用的研究对于正确设计和建造桩基础具有重要的意义。

本文将综述桩土相互作用的研究进展，以及目前存在的问题和挑战。

一、桩土相互作用的概念和机理桩土相互作用是指桩与周围土体之间相互传递应力和变形的过程。

在桩基础设计中，了解桩土相互作用的机理对于准确预测桩的承载力和变形具有重要意义。

桩土相互作用的机理主要包括以下几个方面：1. 桩的承载机制：桩在土体中的承载主要有摩擦桩和端承桩两种机制。

摩擦桩主要通过桩身与土体之间的摩擦力来承担荷载，而端承桩则主要通过桩底的抗压强度来承担荷载。

2. 桩侧阻力的形成：桩侧阻力是指土体对桩身的摩擦力和侧向抗力。

桩侧阻力的形成与土体的固结、摩擦力以及桩身的形状和材料有关。

3. 桩的变形规律：桩在受到荷载作用时会发生一定的变形，包括沉降、弯曲、扭转等。

桩的变形规律与土体的性质、桩的刚度以及桩身的形状等因素密切相关。

二、桩土相互作用的研究方法桩土相互作用的研究方法主要包括实验方法、数值模拟方法和理论分析方法。

1. 实验方法：通过在实验室或现场建立模型，加以荷载并观测其变形和破坏形态，来研究桩土相互作用的规律。

实验方法可以直观地模拟实际情况，但成本较高且受到尺寸效应和边界效应的影响。

2. 数值模拟方法：利用有限元、边界元等数值方法，将桩和土体建模，并通过计算机模拟桩土相互作用的过程。

数值模拟方法可以对复杂的桩土相互作用进行较为准确的分析，但需要依赖于土体的本构模型和桩土界面的模型。

3. 理论分析方法：通过分析桩和土体之间的力学关系，推导出相应的理论公式或解析解，来研究桩土相互作用的规律。

理论分析方法可以快速得到一些近似解或推测结果，但需要对土体和桩的力学特性做出一定的假设。

三、桩土相互作用的研究进展桩土相互作用的研究已经取得了许多重要的成果。

在摩擦桩的研究方面，人们通过实验和理论分析，得出了一系列的计算公式和设计方法，可以较为准确地预测桩的承载力和变形。

基于abaqus的桩土相互作用分析在处理岩土结构桩基础受力分析时，我们经常使用ABAQUS软件模拟此类工程的受力情况，以更好的预测实际情况。

本文将介绍使用ABAQUS模拟桩土相互作用分析的基础知识，及如何有效地进行分析，以获得有用结果。

首先，应该有一个良好的桩基结构设计，因为结构设计是桩基分析的基础，如果桩基结构设计不合理，则可能导致分析错误。

其次，在建立桩土结构受力分析模型前，应当了解建筑物的承载力是由基础、地基两部分组成的，因此应该明确基础的形式和地基的状况。

接下来应当做好模型准备工作。

首先，模型中应当分别包括桩体、土体、桩土界面。

其次，应当考虑土层状态，如果地基有多种状态，那么模型中就应当分别定义每一种状态。

最后，要定义材料参数，如桩体的弹性模量、桩体的半径、土体的体积含水率、土体的杨氏模量等，以及定义相关接触参数如接触系数等。

接着进行桩土相互作用的分析，在ABAQUS中，有两种桩基力学分析方法，一种是考虑土壤的体积变化，即利用“超在拉”模型，属于有限元法；另一种是考虑土壤的孔隙模型，即使用“Elasto-plastic”模型，又称为“Cheng”模型，属于非线性动力学分析方法。

在模拟中，应首先指定桩体的位移和荷载，然后运行ABAQUS，ABQQUS将自动进行桩基力学分析，得到活塞的轴力、剪力等受力信息，以及桩基范围内土体的位移、应力信息等。

最后，分析结果的可靠性要由有关的计算和经验来证明。

因此，经常要与其他有关的分析进行比较，以确保结果的准确性。

同时，也要考虑设计的实际情况，检查分析结果是否正确，为设计提供参考依据。

综上所述，使用ABAQUS模拟桩土相互作用分析是一种有效的方法，本文简要介绍了ABAQUS模拟桩土相互作用分析的基础知识，讨论了模型准备工作和分析方法，并指出了分析结果的可靠性应由有关的计算和经验证明，以及要考虑设计的实际情况，检查分析结果是否正确。

因此，ABAQUS可以帮助设计人员和工程师更好地预测桩基受力情况，充分发挥它在基础工程领域的优势。