基于ABAQUS的竖向荷载作用下超长单桩承载性能研究

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我国东南沿海,软土分布广,且成分比较复杂,超长桩被大量采用,然而有关超长桩在竖向荷载作用下的荷载传递机理及设计方法的研究远远落后于工程实际应用。所以超长桩的出现给桩基础理论研究与实践提出了新的课题与挑战,开展超长桩的承载性能研究具有重要的工程意义,是工程界的迫切要求。  本文基于大型非线性有限元软件ABAQUS,分别采用了Mohr-Coulomb模型以及Cam-Clay模型来模拟不同土体的性质,以及采用无厚度单元模拟桩土界面特性,实现了超长桩在竖向荷载作用下桩土相互作用的三维数值模拟。  在此基础上,研究了单层均质土层、单层非均质土层以及复合土层等不同土质条件下的超长单桩的竖向荷载传递机理,深入分析竖向荷载下超长桩的承载能力和特性。在深入研究超长桩受力机理和变形特性的基础上,研究超长桩的几个特殊问题:①超长桩桩身压缩变形问题;②超长桩承载性能影响因素;③端阻力和持力层的作用大小问题。  分析结果表明,不同土质条件下,超长单桩的承载性能有明显的差别,采用单一的本构关系模拟复合土层和采用两种本构关系模拟复合土层,单桩的荷载-沉降曲线走势大致一致,但是其相应的荷载与沉降值存在一定的差别,而负摩阻力随桩身深度变化在细部地方还是不一致的,尤其是在同一种土层采用不同的本构模型的桩身范围内。
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