基坑开挖中单桩考虑截桩效应的数值分析.pdfVIP

赵 歆等：基坑开挖中单桩考虑截桩效应的数值分析 l17 I)OI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．10．045 基坑开挖 中单桩考虑截桩效应的数值分析 赵 歆 ， 段贤明 (1．天津市市政工程设计研究院． 天津 300051； 2．天津大学土木r-程系， 天津 300072) 【摘 要】 采用ABAQUS中的修正剑桥模型，通过建立二维轴对称模型，对坑底抗拔单桩进行了定量分析， 分析结果表明，对于坑底单桩，在开挖初期，桩侧摩阻力发挥不充分；随着挖深增加，桩侧摩阻力逐渐达到极限值， 此时继续开挖，虽桩土相对位移有较大变化 ，但桩侧摩阻力发挥程度改变较小。解释了开挖初期桩身轴力增加幅 度较大，开挖至坑底时桩身轴力会有一定程度的减小。 【关键词】 基坑开挖；单桩；截桩效应；桩身轴力；桩侧摩阻力 【中图分类号】 TU473．2 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2015)10—0l17—03 在大型深基坑施工过程中，桩基础一般在基坑开 图2为有效桩长 29m的试桩 (桩顶标高处于地 挖前进行设置。在打桩过程中，大部分工程桩桩顶位 表)和工程桩 (桩顶标高处于坑底)在不同开挖深度时 于基坑坑底标高处 ，对于需要做承载力试验的试桩则 的受力及变形性状有 限元对 比分析 。由图可 以 位于地表。由于试桩桩顶位于地表且在开挖过程 中 发现 ： 需要截桩 ，其桩身受力及变形性状有别于工程桩。 (1) 在基坑开挖的整个过程中，不同种类的桩 1 有限元模型 基均受到一定程度的拉力作用。这是由于土体卸荷 采用ABAQUS软件进行建模计算，几何尺寸见图 回弹，使埋藏于其中的桩身上部受到土体向上的正侧 1…。基坑开挖尺寸为深度 20m，宽度80m；围护结构 摩阻力，桩身下部受到向下的负侧摩阻力 ，从而造成 采用地连墙模拟，厚度为 I．0m，人土深度20m；支撑采 桩身全长受拉。开挖至坑底时，二者的轴力分布均有 用每延米刚度 EA=1．0e6kN／m的板进行模拟 ，共设4 一 定程度的减小，其原因可能是距离坑底标高一定深度 道支撑，分别距离围护结构顶部 2、6、11、15m；计算桩 处桩土接触压力因土压力减小而降低，以及在桩身中性 径为0．7m，有效桩长29．0m。 点附近桩身侧摩阻力因桩土位移较小而发挥不足。 结合天津地区软土地基工程经验，参考相关工程 表 1 土层分布及剑桥模型参数 地质资料，确定该工程主要土层分布及相应剑桥模型 参数如表 l所示。其中素填土无试验资料 ，以土层2 序号 土层名称 层底深度／m重度／kN·mI3 A K M e 参数代替；51～100m均按土层7参数取值。 模型分析过程如下：①施加重力荷载，并进行地 应力平衡 ；②开挖至地表以下2．5m处；③截断模型桩 至桩顶以下2．5m处，并施加第一道支撑 ；④重复步骤 2和步骤3，直至开挖地表以下20m处的基坑坑底。 (2) 随着开挖深度的不断增加，二者均呈现桩 身上部侧摩阻力逐渐减小，下部侧摩阻力不断增大， 侧摩阻力转折点也随之下移，开挖至坑底时，桩端附 近侧摩阻力达到极限值。