竖向荷载下钻孔灌注桩单桩的数值模拟分析

秦 力，王丽欢，陈柄君，陈 浩

(1.东北电力大学 建筑工程学院，吉林 吉林132012;2.长春供电公司，吉林长春130041;3.中国航空港建设第十工程总队，河北保定071051)

桩基是建筑物和高耸构筑物的一种重要基础形式，在土木工程领域得到了广泛应用，近50年来，桩基础一直是地基基础或岩土工程中研究的热点问题之一，目前，关于单桩竖向荷载下的工作性状的理论分析方法主要有:荷载传递法、弹性理论法、剪切位移法及各种数值分析方法［1］。数值模拟方法主要是将整体进行离散，然后通过模拟桩-土本构关系进行计算，所得到的结果一般比较合理，此方法也存在一些问题，如目前桩-土的本构理论还不够完善，桩-土接触面处理具有很大的近似性，并且需要获取合理的计算参数［2］。但与其他几种方法相比具有易操作性，且结果也较准确。虽然多年来对其进行了大量的研究，但由于桩土共同作用的复杂性，需要多方面考虑，深入分析［3］。本文利用有限元软件模拟桩土之间的相互作用，通过对数值结果和试验数据的对比分析，确保模拟的正确性，从而合理的解决单桩竖向荷载作用下的桩侧摩阻力、桩端摩阻力和沉降，以及其相关关系。

1 数值分析

1.1 本构关系的选取

本文采用的Mohr-Coulomb模型，本模型参数较少，使用比较方便，能够较好地描述岩土类材料的材料性质，同时也可以将材料等向应变软化和硬化特性考虑在内。Mohr-Coulomb屈服准则表示为:

其中:σ1，σ2与σ3分别代表第一、第二与第三主应力;φ与c分别代表内摩擦角与粘聚力。……