下载文档原格式
基于COMSOL的非饱和土中单桩垂直动力特性研究目录一、内容概述 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状及发展趋势 (4)3. 研究目的和内容 (6)二、理论基础与文献综述 (7)1. 桩土相互作用理论 (8)2. 非饱和土力学特性 (9)3. COMSOL多物理场仿真软件介绍 (10)4. 相关文献综述及研究现状 (10)三、模型建立与问题定义 (11)1. 研究对象的确定及几何建模 (13)2. 材料参数与初始条件设定 (13)3. 动力学方程的建立及求解方法 (14)四、非饱和土中单桩垂直动力特性分析 (15)1. 单桩在垂直荷载下的静力特性分析 (17)2. 单桩在动力荷载下的响应分析 (17)3. 非饱和土对单桩动力特性的影响研究 (19)五、基于COMSOL的数值模拟与分析 (19)1. 数值计算模型的建立及验证 (20)2. 模拟计算过程及结果分析 (22)3. 模拟结果讨论与影响因素研究 (23)六、实验设计与实施 (25)1. 实验目的和实验方案的设计 (26)2. 实验设备与实验过程介绍 (27)3. 实验结果分析与讨论 (28)七、结论与展望 (29)1. 研究成果总结 (30)2. 对未来研究的展望与建议 (31)一、内容概述本文将介绍研究的背景与意义，阐述非饱和土中单桩垂直动力特性的重要性，以及其在工程实践中的应用价值。
随着土木工程建设规模的扩大和复杂性的增加，桩基作为重要的基础结构之一，其动力学特性分析成为了研究的热点和难点。
特别是在非饱和土条件下，单桩的动力特性更加复杂，对其进行深入研究有助于为工程实践提供理论支撑和指导。
本文将概述研究问题的现状，包括当前非饱和土中单桩垂直动力特性的研究现状、存在的问题以及研究的必要性。
尽管有关饱和土中单桩的动力特性研究已经取得了一定的成果，但对于非饱和土条件的研究仍然相对缺乏。
本文旨在填补这一研究空白，为非饱和土中单桩的动力特性分析提供新的思路和方法。
桩周水泥土对桩基水平承载性能影响的试验研究摘要：为了开展桩周水泥土对桩基水平承载性能的影响研究，进行了一组钻孔灌注桩和桩周具有水泥土的静钻根植桩的现场静载试验。
试验结果表明：当水平荷载较小时，钻孔灌注桩的水平承载性能优于静钻根植桩，桩周水泥土对桩基水平承载性能的影响不大；随着桩顶水平荷载的增加，桩周水泥土逐渐发挥作用，其不仅能够提高桩基的水平临界荷载，还能减小桩顶水平位移，并使桩基不易发生突然破坏；桩周水泥土性质（强度、弹性模量）介于桩基和桩周土体性质之间，能够改善桩基水平承载性能。
关键词：水泥土；预制桩；钻孔灌注桩；水平承载性能；现场试验中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：国家自然科学基金项目（51978610）作者：王伟(1972– )，男，高级经济师，工学硕士。
主要从事交通、港航和岩土工程方面的管理及研究工作。
E-mail:*********************。
Field test on the influence of the cemented soil around the pileon the lateral bearing capacity of pile foundationWANG Wei( Hangzhou Highway, Port and Channel Management Centre, Hangzhou 310005, China)Abstract: To investigate the influence of the cemented soil around the pile on the lateral bearing capacity of pile foundation, a groupof fields of the bored piles and the pre-bored grouting planted pileswhich have cemented soil around the pile were conducted. The testresults showed that: when the applied lateral load is relatively limited, the lateral bearing capacity of the bored pile is better than the lateral bearing capacity of the pre-bored grouting planted pile, and the cemented soil around the pile does not have much influence on the lateral bearing capacity; the function of the cemented soil is gradually mobilized with the applied lateral load increasing, and the cemented soil can help increase the lateral critical bearing capacity and restrict the lateral displacement, moreover, the cemented soil can also prevent the pile foundation from abrupt failure; the properties (strength and elastic modulus) of the cemented soil is between thepile and the surrounding soil, and it can truly improve the lateral bearing capacity of pile foundation.Key words: cemented soil; precast pile; bored pile; lateralbearing capacity; field test0 前言近年来，随着海洋工程和城市基础建设的高速发展，桩基础被广泛应用于港口码头、海洋平台、高速铁路和大型桥梁等工程中；与一般建筑物中的桩基础相比，上述工程中的桩基础除了承受竖向荷载之外还需要承受水平荷载，因此需要对桩的水平承载性能进行研究。
桩基础水平承载力的概念及计算方法(一)对于承受水平荷载显著的建（构）筑物，根据其受荷方式的不同大致方式分为几类：一类是以长期水平荷载为主九种的构筑物，例如挡土墙、拱结构、堆载场地等构筑物桩基受到年力的高度力；另一类是以周期荷载或循环荷载为主的建筑物，例如地震或风产生的建（构）筑物水平力、吊车等产生的制动力、海洋客户端平台工程或岸边工程等波浪产生的水平力。
对于一般建筑物，当水平荷载较大且桩基埋深此时较浅时，人体工学桩基的水平承载力设计应成为重点。
本文章主要考虑单桩水平承载力的问题。
单桩在水平荷载下的承载特性是指桩顶在水平荷载下产生水平位移和转角，桩身出现弯曲应力、桩前应力受侧向挤压，产生危急情况桩身结构和地基的破坏情况。
影响单桩水平承载力和位移的因素包括桩身截面抗弯刚度、材料强度、桩侧土质条件、桩身入土深度、桩顶约束条件等。
根据水平力作用下单桩的承载变形性状，可将桩分为刚性桩、半刚性桩、柔性桩。
1.1.1水平受荷单桩的破坏机理研究单桩在低水平荷载区域时基本表现为由线性到非线性区段的过渡过程，在达到极限荷载后，即使不继续增加主梁，水平位移也会急剧增加，会出现水平荷载下降经常出现的特征，即到达了极限状态。
这种单桩水平承载的非线性物理性质是随着水平位移化学成分的增大，不仅会和桩周边地基的非线性特性一起从地表面延伸到地基深部产生渐进性破坏，还会相继出现处于稳定性状态桩体向出现塑性铰转化的情况，见图1.1.1-1。
图1.1.1-1单桩桩顶水平荷载-水平位移关系（引自《大韩民国建筑基础结构设计建筑指南》）在桩身结构出现破坏到形成极限状态时，此种破坏情况一般包含条件两种情况：①地基土在桩长范围内产生破坏的情况；②桩头固定时，桩顶和桩身地下部分形成两个塑性铰（桩头自由而地下部分为铰）的状态，并且这两个断面间的地基土也有发生破坏的情况。
总的说来，单桩水平承载力主要是由桩身抗弯能力和桩侧土强度（稳定性）控制。
对于低配筋率灌注桩，通常是由桩身先出现裂缝，随后断裂破坏；此时，单桩水平气压承载力由桩身强度控制。
桩和桩基础若干机理与理论问题刘金砺（中国建筑科学研究院地基基础研究所，北京100013）摘要：桩和桩基础的某些承载变形机理有待再认识，现代建设工程涌现出一些新问题值得探讨。
本文从试验研究和工程实践中提出以下有别于传统认知、引人思改的问题，并阐明其发生机理、工程应用、研究思路的建议。
主要是：桩端阻力对侧阻力的影响源于桩身变形的泊松效应；长桩和超长桩群桩基础的沉降计算应考虑其荷载传递、沉降变形机理特征；承台效应是复合桩基设计计算的关键，应考虑土的类别，合理确定承台效应系数；共同作用分析中桩土刚度凝聚，应对桩土相互影响系数区别土性对弹性理论值进行修正；抗拔桩采用扩底、侧注浆、后张预应力承载力和变形机理的异同；采用线弹性地基m法计算建筑桩基的合理性；软土和非软土地区基坑开挖回弹和回弹再压缩的不利和有利影响。
关键词：泊松效应；长桩；承台效应；桩土相互影响系数；抗拔桩；无黏结预应力；m法；基坑回弹1、引言人类应用桩基础虽然已历经数千年，但由于桩和桩基础的承载性状受地基土性、桩土相互作用、成桩效应等诸多因素影响而趋于复杂，即使是某些工程中常见的承载变形机理和理论计算模式仍然值得人们进一步探讨，现代桩基工程提出的新问题更是有待破解。
前人通过试验研究揭示机理，以揭示的机理为基础，运用力学原理制定相应的计算模式，通过工程实践和再试验研究检验、改进、丰富既有理论，由此，推动桩基工程技术不断进步。
关于单桩侧阻力和端阻力的发挥机理及受桩径、土性、上覆土层、成桩工艺诸因素的影响；端阻力大小对侧阻力发挥值的影响；关于等截面桩、扩底桩、侧注浆桩、后张预应力灌注桩抗拔承载力的变化与机理；关于桩与承台共同分担荷载的复合桩基的承台效应；关于共同作用计算中桩土刚度凝聚和变刚度调平设计；关于长桩的荷载传递与变形特性及其群桩基础的沉降计算；关于水平承载单群桩的工作机理与计算；关于基坑开挖回弹和回弹再压缩的影响等诸多问题，有的属于常规传统问题，有的属于现代建设工程桩基应用中提出的新问题。
考虑桩体损伤的柔性基础下刚性桩复合地基中桩体受力及破坏特征分析俞建霖;王传伟;谢逸敏;张甲林;龚晓南【摘要】为了模拟桩体局部损伤或破坏后的应力迁移,采用混凝土损伤模型实体单元,利用 ABAQUS 软件建立柔性基础下刚性桩复合地基三维分析模型,研究路堤填筑及后期加载过程中刚性桩复合地基中桩体的受力状态及破坏特征.研究结果表明:损伤模型能较好的模拟混凝土桩体受损后桩身刚度降低、内力重分布的过程;而线弹性桩体模型所得桩身弯矩偏大,桩身位移偏小;桩体所能承受的极限弯矩与其在复合地基中的位置有关,且与纯弯状态下的桩体极限弯矩有较大差异;路肩以外桩体破坏模式主要表现为拉弯和压弯破坏;路堤中心下方的桩体以承受竖向压力为主,桩体先破坏的可能性不大,其破坏往往是由于路堤边坡失稳后诱发产生的;复合地基中刚性桩发生受剪破坏的可能性不大.%To simulate the stress migration in local damage and cracking of piles, ABAQUS software was used to establish a 3-D analytical model of composite foundation improved by rigid piles with concrete damage plasticity model. Stress and failure mechanism of piles were studied in the process of embankment reclamation and loading. The results show that concrete damage model has good performances in predicting the reduction of pill stiffness and redistribution of internal forces; the linear elastic model yielded higher moment and lower displacement; Unlike ultimate moment under pure bending, the maximum moment in pile depends on its location with respect to the embankment; When the embankment is approaching failure, piles outside the shoulder tend to subject to stretch-bending or compression-bending failure whilepiles close to the embankment center mainly bear vertical pressure; pile failure could hardly occur in the first place as it is usually caused by failure of embankment slope; Shear failure unlikely occur in rigid piles.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)009【总页数】9页(P2432-2440)【关键词】柔性基础;刚性桩复合地基;桩体损伤;受力特征;破坏模式【作者】俞建霖;王传伟;谢逸敏;张甲林;龚晓南【作者单位】浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江杭州,310058;浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州,310058;浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江杭州,310058;浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州,310058;浙江中浩应用工程技术研究院有限公司,浙江杭州,310000;浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江杭州,310058;浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州,310058;浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江杭州,310058;浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州,310058【正文语种】中文【中图分类】TU47随着高速公路和高速铁路的快速发展，以CFG桩、素混凝土桩和预制管桩为代表的刚性桩复合地基技术被逐步采用[1−2]。
