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| 平面应变条件下砂土局部化剪切带的有限元模拟 |
| 李福林1，2，彭芳乐1，2，雷 亮1，2，KONGKITKUL W3 |
(1. 同济大学 地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；
3. 吞武里蒙库国王科技大学 土木工程系，泰国 曼谷 10140) |
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常州地区大直径钻孔灌注桩承载性状
及尺寸效应试验研究 |
| 刘福天1，2，赵春风1，2，吴 杰3，刘 丹4 |
(1. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 同济大学 地下建筑与工程系，上海 200092；
3. 上海城建(集团)公司，上海 200122；4. 辽宁工程勘察研究院，辽宁 沈阳 110032) |
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摘要 根据饱和砂土的排水平面应变压缩试验的应变场，分析研究砂土的应变局部化现象以及剪切带的形成。在平面应变压缩条件下，砂土在峰值应力状态附近出现应变局部化现象，在残余状态最终形成一条V型剪切带。剪切带的形成是一个渐进过程，砂土呈现出渐进性破坏特性。这种由软化特性引起的应变局部化剪切带是砂土材料非常重要的变形和强度特性之一。基于砂土的三要素弹黏塑性本构模型和动态松弛有限元求解技术，对砂土的应变局部化现象和剪切带的形成进行有限元模拟。其中，砂土本构模型中引入应变局部化参数S来表示砂土峰值以后的软化和剪切带效果，剪切带在单元内未考虑其方向性，而是假设剪切带方向与最大剪切应变的方向一致。分析结果表明，动态松弛有限元法及砂土三要素模型能合理地模拟砂土的应变局部化现象，剪切带附近的最大剪应变值也非常接近，从而实现对砂土材料从硬化→峰值→软化→残余的全过程模拟以及对砂土应变局部化剪切带的定量化分析。
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| 关键词 ：
土力学,
砂土,
软化,
应变局部化,
有限元模拟,
剪切带,
平面应变压缩
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| Abstract：基于常州高架一期工程2根大直径钻孔灌注桩静载荷试验及桩身力学测试结果，研究常州地区大直径钻孔灌注桩加载过程中侧摩阻力和端阻力的发挥特点及荷载传递规律，得到极限状态下桩侧摩阻力和桩端阻力尺寸效应系数，对成孔卸载造成桩承载力降低及其他影响桩承载力的因素进行分析。试验研究结果表明：试桩的荷载–沉降(Q-s)曲线为陡降型，极限承载状态下，2根大直径钻孔灌注桩(长径比为36～43)端阻力分担总荷载的比例较小，分别为11.4%和18.1%，属于摩擦型桩；极限荷载时浅层黏性土发生侧阻软化，桩–土位移为3～7 mm，砂土中为4～7 mm；桩侧摩阻力与端阻力尺寸效应明显，大直径钻孔灌注桩侧摩阻力及端阻力尺寸效应系数与土的种类有很大关系，较《建筑桩基技术规范》(JGJ 94–2008)计算值偏小，侧阻尺寸效应系数平均值大约为0.85(砂土)和0.88(黏性土)，且具有沿深度减小的趋势，砂土和黏性土中桩端阻力尺寸效应系数分别为0.74和0.75。 |
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收稿日期: 2009-07-09
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