擠密樁應(yīng)力的彈塑性理論及有限元分析.pdf

1、隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，對地基基礎(chǔ)要求也越來越高。我國軟弱地基多，分布廣，因此如何提高地基承載力，減小沉降成了十分重要的地基處理問題。擠密樁處理地基是黃土地區(qū)尤其是濕陷性黃土地區(qū)常用的地基處理方法之一，屬于豎向增強體復(fù)合地基，具有處理效果好、經(jīng)濟、技術(shù)易行等特點。目前，對擠密樁處理地基的研究大都集中在施工工藝的改進和樁體材料的選擇上，或擠密前后土體參數(shù)的變化上。對擠密樁擠密成孔過程中樁周土體的應(yīng)力變化和隨應(yīng)力變化發(fā)生的樁間土體擠密效果

2、的理論研究并不是很多。且?guī)r土屈服準則以Mohr—Coulomb和Drucker—Prager為常用，這兩種屈服準則沒有考慮中間主應(yīng)力的影響或拉壓子午線的區(qū)別，不能真實反映土體實際的受力狀態(tài)。 本文基于統(tǒng)一強度理論研究擠密樁樁周土體應(yīng)力，求出彈塑性極限荷載的統(tǒng)一表達式；并考慮各參數(shù)對塑性區(qū)發(fā)展及極限荷載值的影響，與其他理論結(jié)果對比分析，從而說明基于統(tǒng)一強度理論的擠密樁應(yīng)力分析更加符合土體實際受力狀態(tài)，結(jié)果合理。然后基于大型有限元分

3、析軟件ANSYS8.0對擠密樁擠密成孔過程進行三維有限元模擬，有限元法能夠考慮土體應(yīng)力—應(yīng)變性質(zhì)，避免了人為的一些假定。通過非線性計算，得出各種情況下的極限荷載與理論分析結(jié)果對照分析。主要結(jié)論是：1.引入統(tǒng)一強度理論，介紹其力學(xué)模型、表達式及發(fā)展應(yīng)用。土體塑性力學(xué)中多以Mohr—Coulomb強度理論為土體屈服準則，本文基于統(tǒng)一強度理論推導(dǎo)出土體的統(tǒng)一彈塑性本構(gòu)模型，作為有限元分析基礎(chǔ)。2.基于圓孔擴張理論，采用統(tǒng)一強度理論作為屈服準則

4、，對灰土擠密樁擠密成孔過程中土體應(yīng)力進行彈塑性分析，得出彈塑性解的統(tǒng)一表達式。并求出極限荷載值，同其他理論計算結(jié)果進行對比分析，充分說明統(tǒng)一強度理論應(yīng)用于巖土類材料分析的合理性。3.基于大型有限元分析軟件ANSYS8.0對擠密樁樁周土體應(yīng)力進行彈塑性有限元分析。通過三維實體模型模擬了擠密樁擠土的真實狀態(tài)，分析樁周土體應(yīng)力的發(fā)展情況；并分析不同土體參數(shù)及深度，樁徑等因素對樁周土體擠密效果的影響；討論塑性擠密半徑及極限荷載的大小，與理論結(jié)果