水泥土搅拌桩复合地基载荷试验有限元数值模拟

如题所述

水泥土搅拌桩复合地基载荷试验模拟的模型、试验工况及材料参数的选取与现场载荷试验相同,模型边界设为长30m,宽30m,高35m,桩间距1.5m,三角形布桩。载荷板直径1.68m,荷载工况设计为现场载荷试验得到的临塑荷载,即135kPa,以及理论计算得到的极限荷载449kPa,按均布荷载施加。材料参数的选取见表8.14。

表8.14 水泥土搅拌桩单桩桩体载荷试验有限元数值模拟材料参数取值表

图8.64 临塑荷载等效塑性应变图(单位:mm)

图8.65 极限荷载等效塑性应变图(单位:mm)

荷载为临塑荷载时根据计算结果截取的等效塑性应变图如图8.64所示,荷载为极限荷载时根据计算结果截取的等效塑性应变图如图8.65所示。由等效塑性应变图可以看出,当施加荷载为临塑荷载135kPa时(图8.64),塑性应变范围只集中于载荷板边缘,且塑性区并未贯通。当施加荷载为极限荷载449kPa时(图8.65),塑性区趋于贯通,地基的破坏形式为局部剪切破坏。

图8.66 极限荷载作用下水泥土搅拌桩复合地基沿不同深度沿水平方向截取的塑性应变剖面图(单位:mm)

由极限荷载作用下水泥土搅拌桩复合地基沿不同深度沿水平方向截取的塑性应变剖面图(图8.66)可以看出,越接近地基表面,地基塑性应变的值越大,同时塑性区的分布呈现出越集中的趋势(集中分布于载荷板边缘区域),在水泥土搅拌桩及其边缘一定的区域并不出现塑性应变。随着深度的增加,塑性区的分布逐渐变得均匀,且呈现出逐渐向中心扩展的态势。当深度增加至一定程度时,上部荷载对桩体周围的影响范围越来越小,表现为塑性应变向中心位置集中。当深度增加至水泥土搅拌桩有效桩长附近时,塑性应变区域仅局限于水泥土搅拌桩分布区域。由前面得知,水泥土搅拌桩有效桩长约为6m,而水泥土搅拌桩桩体发生塑性应变的深度约为3m多,说明当水泥土搅拌桩桩体发生破坏时,水泥土搅拌桩桩体塑性变形的最大深度约为3m多,而在3~4.5m范围内的有效桩长尚处于弹性变形阶段。另外,根据图8.66也可以看出,虽然水泥土搅拌桩复合地基挤土效应并不明显,但围桩对不同深度的地基塑性应变分布具有一定的影响,主要表现为在围桩附近塑性应变较大,其原因是因为桩体模量高于桩间土而引起的应力集中所致。

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