基于应变路径法的压入管桩单桩挤土位移

基于应变路径法和球孔扩张理论,结合真实源与虚拟源、真实源与虚拟汇的相互作用,在假定土体变形为小应变的前提下,将压入实心桩单桩挤土位移的求解方法应用于压入管桩,通过求解真实源与虚拟汇共同作用下产生的竖向挤土位移,并修正地表面处的附加剪应力,得到压入管桩单桩竖向挤土位移的解析解;通过求解真实源与虚拟源共同作用下产生的水平挤土位移,并修正地表面处的附加正应力,得到压入管桩单桩水平挤土位移的解析解。由挤土位移的解析解可知,桩长、管桩内外径和土塞高度最大值的变化都会对压入管桩挤土位移产生影响。     

土体泊松比对压入管桩单桩挤土位移场的影响

基于ABAQUS有限元软件,采用主从接触算法模拟桩-土相互作用、修正剑桥模型作为土体本构模型,通过在桩顶施加竖向位移荷载以及合适的网格划分技术建立了较为符合压入管桩压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了压入管桩压桩产生的挤土位移场,对不同泊松比时压入管桩单桩挤土位移场进行了对比分析。结果表明:不同泊松比时竖向和水平挤土位移场沿深度方向和径向的分布规律趋于一致;土体泊松比的变化会对压入管桩压桩产生的竖向和水平挤土位移场产生较大影响;泊松比越大,压桩产生的竖向和水平挤土位移越大。     

压入管桩压桩所致挤土位移的数值模拟

采用位移贯入法施加荷载,以修正剑桥模型作为土体本构关系模型,通过在桩-土界面设置接触面并采用自定义初始孔隙比分布的子程序VOIDRI实现初始孔隙比随深度的非线性分布,建立较为符合压入管桩压桩实际的有限元模型,对压入管桩压桩产生的挤土位移进行数值模拟研究,讨论压入管桩压桩产生的竖向和水平挤土位移沿深度方向和径向的分布规律。研究结果表明:随径向距离的增大,浅层土体的竖向挤土位移逐渐由沉降变为隆起,而深层土体的竖向挤土位移始终表现为沉降;随深度的增大,至桩中心距离较小处土体的竖向挤土位移始终表现为沉降,而至桩中心距离较大处土体的竖向挤土位移逐渐由隆起变为沉降;不同深度土体的水平挤土位移沿径向的分布规律和不同径向距离土体的水平挤土位移沿深度方向的分布规律都趋于一致。最后提出能够有效减小压入管桩挤土效应的施工措施。     

成层地基中压入法沉桩引起的桩周土体变形分析

通过在桩-土界面设置接触面,选用合理的单元类型,建立了较为符合压入桩压桩实际的三维有限元模型。利用得到的有限元模型,采用单元生死技术对压入桩压桩过程进行了数值模拟,讨论了成层地基压桩过程中桩周土体的竖向应力及应变随压桩深度的动态变化。选用桩型为钢管桩,分析结果表明:随着压桩深度的增加,桩内桩周土体的竖向应力(或应变)一直表现为压应力(或压应变),且逐渐增大;桩外桩周土体的竖向应力(或应变)逐渐由压应力(或压应变)变为拉应力(或拉应变)。随着压桩深度的增加,桩内桩周土体前3层竖向应力(或应变)的变化幅度基本一致,第4层的变化幅度增大;桩外桩周土体每2层土之间的差异都较大。