基于ABAQUS的樁側(cè)摩阻力仿真分析

1、基于ABAQUS的樁側(cè)摩阻力仿真分析 0 引言 樁基設(shè)計(jì)的核心問題，不外是沉降和承載力兩個(gè)方面。在以往的設(shè)計(jì)中，似乎樁側(cè)摩阻力只是一個(gè)固定不變的值，而且往往估計(jì)過小。事實(shí)上，樁側(cè)摩阻力的值是隨著樁頂載荷，以及深度等各種因素而變的，而且深度效應(yīng)較為明顯。對(duì)于摩擦型單樁，其承載力主要由樁側(cè)摩阻力承擔(dān)。 所以，正確分析和計(jì)算樁側(cè)摩阻力的分布及影響因素至關(guān)重要。傳統(tǒng)的方法是做樁的破壞性載荷試驗(yàn)。然而，做樁的現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)既費(fèi)工又費(fèi)錢，尤其對(duì)于大直徑樁，要進(jìn)行這類試驗(yàn)需施加很大的試驗(yàn)載荷，無論是加載條件，還是試驗(yàn)技術(shù)都很困難。如何根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)得到的有關(guān)資料，利用仿真分析的方法來確定樁側(cè)摩阻力作用情況，進(jìn)而

2、確定樁的豎向承載力，是值得廣泛關(guān)注的問題。 1 建立樁土計(jì)算模型 在考慮土的非線性、樁周土分層、樁土間非線性相互影響、樁端有存渣、樁端及樁側(cè)注漿加固、樁長(zhǎng)及樁直徑變化等因素時(shí)，有限元法是現(xiàn)階段最適用的方法，它能解決由于試樁困難及實(shí)測(cè)費(fèi)用大而無法大量進(jìn)行的問題。 1.1 有限元模型 ABAQUS的接觸模擬中，要在模型中的各個(gè)構(gòu)件上建立表面，并建立接觸對(duì)，采用主一從(Master-Slave)接觸算法。選擇主、從表面的原則是從屬表面的網(wǎng)格劃分更加精細(xì)，若網(wǎng)格密度相近，則應(yīng)選擇較柔軟的材料表面為從屬表面。 因此，這里選擇土體表面為從屬表面，如圖1所不。圖 1 接 觸 面 模 型 在幾何模型上，用大尺

3、寸來模擬半無限空間體，計(jì)算時(shí)土體的半徑遠(yuǎn)大于樁橫截面的半徑(如土體半徑取為樁橫截面半徑的40-60倍)。 對(duì)于單個(gè)的大直徑超長(zhǎng)樁的軸向受荷有限元分析，可簡(jiǎn)化為軸對(duì)稱平面問題進(jìn)行計(jì)算。文中采用4結(jié)點(diǎn)雙線性軸對(duì)稱單元。為了減小計(jì)算誤差，同時(shí)也為了縮短計(jì)算時(shí)間，在樁土接觸面附近單元網(wǎng)格劃分的較細(xì)，而在遠(yuǎn)離接觸面的土體，網(wǎng)格劃分相對(duì)稀疏，如圖2所示。 對(duì)樁體采用彈性體分析，土體采用彈塑性體分析。ABAQUS里提供了多種塑性本構(gòu)模型閣，文中采用工程上常用的摩爾一庫(kù)侖模型。ABAQUS軟件可以考慮側(cè)向土壓力系數(shù)，在INITIALCONDITIONS中設(shè)置初始地應(yīng)力及側(cè)壓力系數(shù)，并可在GEOSTATIC步中實(shí)