發(fā)布時間：2017-05-24 11:23

  本文關(guān)鍵詞：基于LS-DYNA對靜壓單樁沉樁過程的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：靜壓樁由于其沉樁過程振動少、噪音小、對施工場地污染少、樁身質(zhì)量有保障且施工工期短等優(yōu)點(diǎn),在基礎(chǔ)工程建設(shè)中的應(yīng)用日益廣泛。但靜壓樁屬于擠土樁,在沉樁施工過程中,土體在樁體劇烈的貫入作用下會產(chǎn)生嚴(yán)重的擠土效應(yīng),這就會給周邊環(huán)境、樁基質(zhì)量以及樁基后期承載力等帶來許多不利的影響。因此,研究靜壓沉樁過程對樁周土體的擠壓效應(yīng)具有非常重要的意義。本文基于有限元軟件LS-DYNA,根據(jù)靜壓樁的實(shí)際施工情況,建立了可以考慮土體的大變形、土體剪脹性質(zhì)、土體初始重力場、樁土界面摩擦等情況下的三維實(shí)體樁土系統(tǒng)模型,通過運(yùn)用多物質(zhì)ALE流固耦合法和位移加載法成功實(shí)現(xiàn)了靜壓樁的連續(xù)貫入模擬,得到了整個沉樁過程中沉樁阻力及樁周土體應(yīng)力、應(yīng)變的變化規(guī)律。主要包括以下內(nèi)容:(1)首先簡單介紹了有限元軟件LS-DYNA的發(fā)展以及建模分析流程,然后對在LS-DYNA中實(shí)現(xiàn)靜壓沉樁數(shù)值模擬需要注意的幾項關(guān)鍵事項及解決方法進(jìn)行了介紹,如土體大變形處理、土體本構(gòu)模型和參數(shù)的選取、土體初始應(yīng)力場的施加以及樁土之間耦合設(shè)置等。(2)針對靜壓實(shí)心樁擠土效應(yīng)問題,首先從機(jī)理上對靜壓樁的沉樁特性以及沉樁阻力變化規(guī)律進(jìn)行了闡述;然后利用有限元軟件LS-DYNA對靜壓實(shí)心樁沉樁的全過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對模擬所得的土體內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變、土體表面位移以及沉樁阻力變化規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)分析,最后系統(tǒng)探討了樁頭錐角、樁土摩擦系數(shù)以及土層分層性狀對實(shí)心樁沉樁擠土效應(yīng)的影響。(3)針對空心管樁沉樁擠土效應(yīng)問題,首先從機(jī)理上對靜壓開口管樁形成土塞效應(yīng)進(jìn)行了分析;然后利用有限元軟件LS-DYNA對靜壓開口管樁沉樁的全過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明,LS-DYNA能夠模擬出開口管樁從沉樁開始到形成土塞并最終呈現(xiàn)完全閉塞性態(tài)的整個過程,研究發(fā)現(xiàn)在沉樁相同深度處,樁內(nèi)土體應(yīng)力遠(yuǎn)大于樁外土體應(yīng)力,這是導(dǎo)致土塞形成的主要原因。最后系統(tǒng)探討了樁靴形狀、管樁截面尺寸、樁土摩擦系數(shù)以及層狀土分布對靜壓開口管樁土塞高度和沉樁阻力的影響。
【關(guān)鍵詞】：靜壓樁 LS-DYNA 擠土效應(yīng) 土塞效應(yīng) 沉樁阻力
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU473.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 靜壓沉樁過程中的不利影響9-11
• 1.3 靜壓沉樁的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.3.1 解析分析11-13
• 1.3.2 數(shù)值模擬13-15
• 1.3.3 模型和現(xiàn)場試驗(yàn)15-17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 2 靜壓沉樁過程在LS-DYNA中的實(shí)現(xiàn)19-28
• 2.1 軟件LS-DYNA的簡介19-20
• 2.1.1 LS-DYNA發(fā)展概述19
• 2.1.2 LS-DYNA分析流程19-20
• 2.2 在LS-DYNA中模擬靜壓沉樁要考慮的關(guān)鍵事項20-27
• 2.2.1 土體大變形處理方法20
• 2.2.2 土體本構(gòu)模型及其參數(shù)的選擇20-24
• 2.2.3 土體初始重力場的施加24-26
• 2.2.4 樁土耦合方法26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 靜壓實(shí)心單樁沉樁過程的數(shù)值模擬28-49
• 3.1 靜壓實(shí)心樁的沉樁機(jī)理28-30
• 3.1.1 概述28
• 3.1.2 沉樁阻力28-30
• 3.2 靜壓實(shí)心單樁在LS-DYNA中的建模過程及結(jié)果分析30-40
• 3.2.1 基本假定30
• 3.2.2 主要材料模型和參數(shù)30-31
• 3.2.3 模型尺寸和網(wǎng)格劃分31-33
• 3.2.4 樁土耦合參數(shù)的設(shè)置33
• 3.2.5 初始應(yīng)力場及邊界條件33-34
• 3.2.6 位移加載34-35
• 3.2.7 模擬的結(jié)果分析35-40
• 3.3 樁頭錐角對沉樁過程的影響及分析40-42
• 3.3.1 對比方案設(shè)計40
• 3.3.2 模擬結(jié)果分析40-42
• 3.4 樁土摩擦系數(shù)對沉樁過程的影響及分析42-44
• 3.4.1 對比方案設(shè)計42
• 3.4.2 模擬結(jié)果分析42-44
• 3.5 土層分層性狀對沉樁過程的影響和分析44-48
• 3.5.1 對比方案設(shè)計44-45
• 3.5.2 模擬結(jié)果分析45-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 4 靜壓管樁沉樁過程的數(shù)值模擬49-69
• 4.1 靜壓管樁土塞效應(yīng)機(jī)理49-53
• 4.1.1 概述49
• 4.1.2 土塞的力學(xué)機(jī)制49-51
• 4.1.3 土塞閉塞程度的評價51-52
• 4.1.4 土塞性狀的影響因素52-53
• 4.2 靜壓開口管樁的模擬結(jié)果分析53-58
• 4.3 樁靴形狀的沉樁過程的影響及分析58-61
• 4.3.1 對比方案設(shè)計58
• 4.3.2 模擬結(jié)果分析58-61
• 4.4 管樁截面尺寸對沉樁過程的影響及分析61-64
• 4.4.1 對比方案設(shè)計61
• 4.4.2 模擬結(jié)果分析61-64
• 4.5 樁土摩擦系數(shù)對沉樁過程的影響及分析64-65
• 4.5.1 對比方案設(shè)計64
• 4.5.2 模擬結(jié)果分析64-65
• 4.6 土層分層性狀對沉樁過程的影響及分析65-67
• 4.6.1 對比方案設(shè)計65
• 4.6.2 模擬結(jié)果分析65-67
• 4.7 本章小結(jié)67-69
• 5 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75

【相似文獻(xiàn)】

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10 劉金v

本文編號：390647