打樁下沉過程中的動力響應(yīng)研究.pdf

1、動力沉樁是一種不連續(xù)的穩(wěn)態(tài)過程，每次錘擊，樁基都會在短時間內(nèi)下沉一定深度，且每次深度都不確定；此外，樁土接觸面上的剪應(yīng)力不連續(xù)，每次錘擊完成后立即解除，下次錘擊過程中再次施加，為一系列作用在節(jié)點(diǎn)上的循環(huán)荷載，因此樁基下沉過程是一個復(fù)雜的動力反應(yīng)問題，涉及到幾何大變形、材料非線性和接觸非線性等問題，使得樁基動力下沉過程的數(shù)值仿真非常困難。
　　 本文在總結(jié)了現(xiàn)有階段樁-土相互作用的研究方法及不足后，建立了打樁下沉的動力仿真模型，旨

2、在進(jìn)一步探索解決樁-土動力作用的新方法和手段，繼續(xù)開展樁基在豎向荷載作用下的動力學(xué)研究。本文將彈性應(yīng)力波理論、土動力學(xué)理論和非線性數(shù)值分析方法相結(jié)合，以有限元軟件ANSYS/LS-DYNA為工具，采用粘彈塑性本構(gòu)模型，用非線性彈簧元模擬分層土，建立樁土相互作用的數(shù)值模型。該模型能夠用一系列不連續(xù)的時間和空間點(diǎn)反應(yīng)來模擬整個樁基下沉過程。利用該模型本文重點(diǎn)研究了動土強(qiáng)度折減系數(shù)、樁基入土深度、樁徑、混凝土等級、樁側(cè)摩阻力系數(shù)等對基樁動力響

3、應(yīng)的影響。為了進(jìn)一步模擬打樁過程中樁土界面的滑移和粘結(jié)等過程，本文利用流固耦合算法建立了三維實(shí)體模型。其中，采用ALE算法解決了土體大變形問題，對樁基使用了剛體-彈性體轉(zhuǎn)換功能，不僅提高了計算效率，而且當(dāng)其轉(zhuǎn)為彈性體后又能分析其受力狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)多次錘擊過程的仿真模擬，本文也進(jìn)行了重啟動分析，從而研究了打樁下沉過程中土體的應(yīng)力、變形和三維擠土排土效應(yīng)等，并利用能量平衡法對該有限元模型進(jìn)行了驗(yàn)證。最后進(jìn)一步探討了樁基重力、樁土摩擦系數(shù)、錘