循環(huán)荷載下基于薄層邊界面模型的樁土界面特性分析.pdf

1、豎向循環(huán)荷載作用下樁土界面的力學(xué)特性對(duì)樁土相互作用及樁基應(yīng)力變形有著決定性的影響，樁基與樁周土的相互作用從根本上歸結(jié)于土-結(jié)構(gòu)接觸面問(wèn)題。接觸面問(wèn)題歷來(lái)是巖土領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一，如何全面準(zhǔn)確地反映出循環(huán)荷載作用下接觸面復(fù)雜的力學(xué)特征和體變規(guī)律對(duì)解決土與結(jié)構(gòu)相互作用問(wèn)題至關(guān)重要。通過(guò)采用更精確的接觸面模型可以更好地揭示樁基應(yīng)力變形特征。
　　本文對(duì)現(xiàn)有的薄層界面邊界面模型進(jìn)行修正，使其能夠在加、卸載過(guò)程中對(duì)應(yīng)變硬化和軟化特征都能適用

2、;采用該模型建立循環(huán)荷載下的隱式迭代算法，考慮CNL和CNS邊界條件，在單調(diào)和循環(huán)荷載作用下對(duì)砂土進(jìn)行數(shù)值剪切試驗(yàn);將薄層界面邊界面模型作為荷載傳遞函數(shù)引入到樁基的承載性狀分析中，建立簡(jiǎn)化的單樁數(shù)值分析模型，研究樁在循環(huán)荷載作用下的承載性狀;對(duì)循環(huán)荷載下考慮該薄層界面邊界面模型的樁基有限元分析做了初步嘗試，借助于ABAQUS所提供用戶子程序接口UINTER，編制了薄層邊界面模型隱式算法迭代程序，探討UINTER子程序在樁-土接觸面問(wèn)題上

3、的適用性，通過(guò)與Goodman接觸單元和庫(kù)倫摩擦接觸的對(duì)比分析，進(jìn)一步說(shuō)明各種模型的特點(diǎn)。
　　主要結(jié)論如下:
　　(1)經(jīng)修正后基于土體狀態(tài)參數(shù)建立的薄層邊界面模型，能夠描述循環(huán)荷載作用下土-結(jié)構(gòu)接觸面包括硬化軟化特征以及法向切向耦合特性在內(nèi)的復(fù)雜的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。
　　(2)土-結(jié)構(gòu)接觸面在循環(huán)荷載作用下，在總體上，循環(huán)剪應(yīng)力隨著循環(huán)次數(shù)而不斷減小最后保持穩(wěn)定，累積體積變形隨循環(huán)次數(shù)不斷增加，但增長(zhǎng)速率減小且最后以體

4、縮為主;在每一次循環(huán)中體縮、體脹交替出現(xiàn)，而體縮體脹的相對(duì)趨勢(shì)受到各因素的影響。
　　(3)樁土接觸面和土-結(jié)構(gòu)接觸面的力學(xué)特性和體變規(guī)律及各因素對(duì)其的影響類(lèi)似;樁側(cè)摩阻力的退化與加載水平、法向應(yīng)力、初始孔隙比、相對(duì)粗糙度有著密切關(guān)系;循環(huán)應(yīng)力歷史通過(guò)不斷改變土體的初始應(yīng)力狀態(tài)繼而影響了后繼加載性能。
　　(4)借助于ABAQUS的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)UINTER，可以實(shí)現(xiàn)接觸面自定義的本構(gòu)模型在ABAQUS有限元中的應(yīng)用;ABAQ