基于Gudehus-Bauer模型的砂土中灌注桩护壁套管高频振动贯入速率

随着全套管护壁振动取土灌注桩施工工艺的发展,灌注桩在工程中的应用越来越广泛,但是关于灌注桩护壁套管高频振动贯入速率的研究较少。通过假定套管为刚体,将套管周围土体划分为同心轴的圆环柱体,利用Gudehus-Bauer亚塑性本构模型计算套管外侧各土体单元接触面间的剪应力和套管端部土体竖向应力,并考虑套管振动贯入过程中土塞效应,建立灌注桩套管高频振动贯入砂土中贯入速率的计算模型。将所提出的贯入速率计算结果和物理模型试验结果与有限元结果进行对比分析,验证了计算模型的合理性。通过参数分析,得到地基土体孔隙比、振动频率和套管直径对贯入速率的影响规律,为实际工程中快速、准确地预测套管振动贯入速率提供了可靠方法。

灌注桩套管振动贯入过程模型试验及数值模拟

为了研究灌注桩套管振动贯入引起的施工效应,通过物理模型试验,对套管贯入过程及贯入过程中孔隙水压力、水平向挤土应力和土塞闭塞程度的变化规律进行了分析;建立了能够有效模拟灌注桩套管振动贯入过程的数值分析模型,并对物理模型试验进行大变形数值模拟及对比.研究结果表明:灌注桩套管贯入深度每增加0.2 m,超孔隙水压力和水平向挤土应力分别增加1 k Pa和8 k Pa,但挤土效应的影响范围主要集中在距离套管中心半径为6倍管径的范围内;由于套管壁与土体的反复剪切,产生不完全闭塞的土塞,套管端部形成环形土拱,此段土塞承担了80%的内摩阻力;随着套管直径增大,土塞闭塞程度由不完全闭塞过渡到完全非闭塞状态;套管贯入相同深度时,饱和砂土地基中土塞高度为干砂地基中土塞高度的1.2倍.

超大直径单桩基础高频振动贯入过程中的土塞效应

为了研究海上风电塔超大直径单桩基础在高频振动贯入过程中桩管内土柱与土塞效应间的关系,建立超大直径超长单桩基础高频振动贯入的欧拉—拉格朗日耦合(CEL)有限元模型,对超大直径超长单桩振动贯入两种不同类型土过程中的土塞效应进行了数值模拟研究分析。研究结果表明,超大直径超长单桩在高频振动贯入过程中很难出现土塞完全闭塞的现象,仅可能在砂土地基中出现土塞部分闭塞的现象,且作用在土塞端部的贯入阻力会向桩壁处的径向应力转移,内侧摩阻力在某一时间点后会逐步大于外侧摩阻力,内侧压力系数也随之增大。