超大直径钻孔灌注群桩基础非线性有限元分析

• 作 者: 王立波
• 机 构: 河海大学
• 出 处: 河海大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 群桩基础 三维有限元 计算模型 非线性 有限元分析

伴随着现代土木工程向着超高、超重、超大方向发展，越来越多的工程设计采用大直径超长灌注桩群桩基础形式。但是人们对这类大规模群桩基础传力机理的认识却远远落后于工程设计的要求。
针对群桩基础组成结构的复杂性以及三维有限元空间网格生成的难点，开发了基于AutoCAD工程图件的三维有限元网格自动剖分的前处理程序——SCR，使直接应用工程设计图件建立三维有限元计算模型成为现实。
针对地基土计算参数确定的难点，采用基于Biot固结理论以及邓肯—张E-v非线性模型的计算程序，通过自平衡法的数值试验，反演获得了苏通大桥北桥墩群桩基础有限元分析中的地基土材料参数。
以苏通大桥北主墩基础为实例，建立了群桩基础的三维有限元计算模型，通过计算分析，揭示了超大型群桩基础厚承台应力和沉降、桩顶和桩身轴力、桩端阻力、桩侧摩阻力等的分布规律。得到了与原型观测结果相一致的群桩基础受力特点：桩顶轴力在平面上的分布具有明显的不均匀性，呈现角桩最大、边桩次之、内部桩最小的规律；角桩和边桩桩身轴力较大、且沿深度衰减明显，而内部桩的轴力沿深度衰减不显著；桩端轴力在平面上的分布与桩顶轴力的分布规律相似，桩端轴力在哑铃型承台周边位置大，其中角桩最大、边桩次之，在承台内部及系梁区位置最小；角桩和边桩，桩侧摩阻力大，并且发挥程度高，而内部桩，由于桩顶轴力较小，桩侧摩阻力相应地没有得到很好发挥。因此，增加边、角桩数量，加大内部桩间距，有利于减少沉降量和提高承载力。