挤扩支盘桩支护基坑优化设计：Abaqus有限元分析应用

1计算任务的描述

为探讨基坑支护工程中挤扩支盘桩的优化设计方案，结合室内模型试验结果，利用Abaqus软件模拟支盘桩的成桩过程及成桩后基坑开挖过程，分析桩体受力特征及桩后土体变形特征，进而探讨桩-土作用机制。模型设计平面图如图1所示。

图1  支盘桩平面布置图(单位：cm)

1--模型桩，2—反力梁，3—开挖临空面，4—土工槽。开挖1mm长，反力梁距坑边0.75m

长×宽×高=3.5 m×2.5m×2.8 m。开挖1.5m长

表1 地基土力学参数

混凝土桩与土层的接触面参数设定为Kn=15 MPa，Ks=15 MPa，fric=15.

2 仿真计算采用的设备基本情况（CPU、内存等）

计算采用移动工作站Dell Precision 7510，CPU为 Intel Xeon E3-1535M 双核处理器；内存为64GB。

3 计算模型的处理技术

1）桩-土接触模型创建技术

2）不规则实体网格划分技术

4 方法计算的机时耗费情况

计算耗费时间在一个小时以内。

5仿真计算的结果分析

图2 桩-土装配及耦合

图3 桩-土装配及耦合

图4 桩后土体位移及桩身弯矩计算

6 结论

本文利用Abaqus通过以下工作的实施，实现了挤扩支盘桩基坑支护的优化设计：

1）支盘桩复杂排架结构建模，以及桩-土接触模型建模；

2）成桩过程中桩-土相互作用模拟（桩挤压土）；

3）基坑开挖过程中桩-土相互作用模拟（土挤压桩）；

4）完成了桩体受力分析以及桩后土体位移分析；

5）在此基础上，提出了双排挤扩支盘桩优化设计方案。

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