广东工业大学学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (01): 129-134.doi: 10.12052/gdutxb.200102

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静压钢板桩贯入阻力试验与数值仿真

李宇航1, 高振宇2, 杨雪强1, 刘攀1   

  1. 1. 广东工业大学 土木与交通工程学院, 广东 广州 510006;
    2. 广东首汇蓝天工程科技公司, 广东 广州 510075
  • 收稿日期:2020-08-06 发布日期:2022-01-20
  • 通信作者: 杨雪强(1966-),男,教授,博士,主要研究方向为岩土本构关系及边坡稳定等,E-mail:xqyfls:@126.com
  • 作者简介:李宇航(1995-),男,硕士研究生,主要研究方向为岩土工程数值分析
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年基金资助项目(51809050)

Test and Numerical Analysis of Penetration Resistance of Static Pressure Steel Sheet Pile

Li Yu-hang1, Gao Zhen-yu2, Yang Xue-qiang1, Liu Pan1   

  1. 1. School of Civil and Transportation Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China;
    2. Guangdong Sohui Technology Co., Ltd., Guangzhou 510075, China
  • Received:2020-08-06 Published:2022-01-20

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2674

摘要： 为了研究静压钢板桩在成层地层中的沉桩性状及沉桩可能性,运用有限元软件ABAQUS, 采用显示动力学中耦合的欧拉−拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian, CEL)方法, 对静压钢板桩连续贯入不同土层的过程进行了有限元建模分析, 获得了沉桩阻力随贯入深度变化的曲线。再结合工程实例, 探讨了剪胀角的变化对模拟结果的影响, 并对沉桩完成后的桩周土体应力分布云图进行了分析。最后将模拟结果与工程现场实测数据进行对比, 分析了模拟值和工程实测值之间的差异。模拟研究结果可对成层地层钢板桩沉桩的可能性进行预测,为静压钢板桩的施工提供指导。

关键词: 钢板桩, 耦合欧拉−拉格朗日方法, 沉桩分析, 数值模拟

Abstract: In order to study the driving behavior and possibility of jacked steel sheet pile in layered stratum, the commercial finite element software ABAQUS is used to analyze the continuous penetration process of static pressure steel sheet pile into different soil layers by using the method of Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) analysis, and the curve of pile sinking resistance with penetration depth is obtained. Then combined with an engineering example, the influence of the change of dilatancy angle on the simulation results is discussed, and the cloud chart of soil stress distribution around the pile after pile driving is analyzed. Finally, the simulation results are compared with the field measured data of a project, and the differences between the simulated values and the measured values are analyzed. The simulation results can predict the possibility of driving steel sheet pile in layered stratum and improve the construction possibility of static pressure steel sheet pile.

Key words: steel sheet pile, Coupled Eulerian-Lagrangian analysis, sinking pile analysis, numerical simulation

中图分类号: 

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[1] SHENG D, EIGENBROD K D, WRIGGERS P. Finite element analysis of pile installation using large-slip frictional contact [J]. Computers and Geotechnics, 2005, 32(1): 17-26.
[2] 李镜培, 何建锋, 梁发云. 静压桩桩尖作用机理的数值模拟及参数分析[J]. 结构工程师, 2007, 23(3): 53-57.
LI J P, HE J F, LIANG F Y. Numerical simulation and parameter analysis of action mechanism of static pressure pile tip [J]. Structural Engineer, 2007, 23(3): 53-57.
[3] 鹿群, 龚晓南, 崔武文, 等. 饱和成层地基中静压单桩挤土效应的有限元模拟[J]. 岩土力学, 2008, 29(11): 3017-3020.
LU Q, GONG X N, CUI W W, et al. Finite element simulation of squeezing effect of statically pressed single pile in saturated layered soil [J]. Rock and Soil Mechanics, 2008, 29(11): 3017-3020.
[4] FAN S, BIENEN B, RANDOLPH M F. Stability and efficiency considerations in the numerical simulation of cone penetration testing in sand [J]. Géotechnique Letters, 2018, 8(1): 1-25.
[5] GENNARO V D, FEANK R, SAID I. Finite element analysis of model piles axially loaded in sands [J]. Geotech, 2008, 2(1): 44-62.
[6] 寇海磊, 张明义, 张吉坤. 层状粘性土及砂土地基中静力压桩连续贯入的数值模拟[J]. 工程力学, 2012, 29(12): 175-181.
KOU H L, ZHANG M Y, ZHANG J K. Numerical simulation of continuous penetration of statically pressed piles in layered cohesive soil and sandy soil foundation [J]. Engineering Mechanics, 2012, 29(12): 175-181.
[7] 陈亚东, 宰金珉, 戚科骏. 复合桩基桩土非线性相互作用的数值分析[J]. 南京工业大学学报(自然科学版), 2007, 29(3): 34-38.
CHEN Y D, ZAI J M, QI K J. Numerical analysis of nonlinear interaction between pile and soil in composite pile foundation [J]. Journal of Nanjing University of Technology (Natural Science Edition), 2007, 29(3): 34-38.
[8] 桑松魁, 张明义, 白晓宇,等. 黏土地基静压桩贯入机制模型试验与数值仿真[J]. 广西大学学报 (自然科学版), 2018, 43(4): 1499-1508.
SANG S K, ZHANG M Y, BAI X Y, et al. Model test and numerical simulation of penetrating mechanism of static pressure piles on clay foundation [J]. Journal of Guangxi University(Natural Science Edition), 2018, 43(4): 1499-1508.
[9] OSTNOFF D, GRABE J. Deformational behaviour of steel sheet piles during jacking [J]. Computers and Geotechnics, 2018, 101: 1-10.
[10] 牛永昌. 静压桩连续贯入的工程实测与数值模拟分析[D]. 青岛: 青岛理工大学, 2015.
[11] 张吉坤, 黄凯, 白晓宇,等. 静压桩连续贯入机理的数值仿真[J]. 工程勘察, 2017, 45(9): 5-10.
ZHANG J K, HUANG K, BAI X Y, et al. Numerical simulation of continuous penetration mechanism of jacked pile [J]. Engineering Investigation, 2017, 45(9): 5-10.
[12] 郝友超. 砂土中静压桩沉桩阻力及挤土效应研究[D]. 郑州: 河南工业大学, 2019.
[13] KAYA H,GRABE J. Numerical investigation on soil spreading and gap formation due to sheet pile penetration in sealing soil layers [J]. BAW Mitteilungen, 2015, 98: 47-58.
[14] HAMANN T, QIU G, GRABE J. Application of a Coupled Eulerian-Lagrangian approach on pile installation problems under partially drained conditions [J]. Computers and Geotechnics, 2015, 63: 279-290.
[15] 肖正龙. 基于Abaqus静压沉桩全过程响应分析的方法研究[D]. 武汉: 武汉理工大学, 2012.
[16] 陈晶. 基于ABAQUS的桩土共同作用的数值模拟[J]. 河南科学, 2005, 27(8): 974-976.
CHEN J. Numerical simulation of pile soil interaction based on ABAQUS [J]. Henan Science, 2005, 27(8): 974-976.
[17] 费康, 张建伟. ABAQUS在岩土工程中的应用[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2010.
[18] 张培文, 陈祖煜. 剪胀角对求解边坡稳定的安全系数的影响[J]. 岩土力学, 2004, 25(11): 1757-1760.
ZHANG P W, CHEN Z Y. Influence of dilatancyangle on safety factor of slope stability [J]. Geotechnical Mechanics, 2004, 25(11): 1757-1760.
[1] 刘效洲, 朱睿, 朱光羽. 天然气掺氢燃烧技术在旋流式燃气灶上的数值模拟研究[J]. 广东工业大学学报, 2023, 40(01): 113-121.
[2] 邹翀, 唐雄民, 陈伟正, 江天鸿, 方文睿. 脉冲电流源作用下大气压介质阻挡放电的特性分析[J]. 广东工业大学学报, 2022, 39(04): 36-45.
[3] 戴美玲, 程成, 吴智文, 卢镇伟, 卢杰迅, 杨坚, 杨福俊. 开孔空心球结构的准静态压缩力学行为[J]. 广东工业大学学报, 2022, 39(04): 83-90,97.
[4] 刘效洲, 朱光羽. 循环流化床锅炉风室内流动特性及优化研究[J]. 广东工业大学学报, 2022, 39(03): 116-124.
[5] 罗钧午, 李冬梅, 梁帅, 王帅超, 肖曙红. 十字交叉型微通道内液滴形成的数值模拟研究[J]. 广东工业大学学报, 2020, 37(05): 68-74.
[6] 甘阳阳, 李志生. 空气幕对厨房内PM2.5控制效果的模拟与分析[J]. 广东工业大学学报, 2020, 37(03): 82-87.
[7] 刘陈霖, 郑三强, 韩晓卓. 具有Allee效应捕食-竞争系统的时空动态分析[J]. 广东工业大学学报, 2019, 36(06): 38-44.
[8] 吴成赫, 刘丽孺, 陈毅刚, 王璋元. 旋转集热板式太阳能烟囱性能研究[J]. 广东工业大学学报, 2018, 35(05): 70-74.
[9] 赵冰春, 汪新, 赖志平. 居住小区布局形式对热环境的影响[J]. 广东工业大学学报, 2016, 33(06): 91-95.
[10] 王长宏， 黄炯桐， 曾文强. 高熔点钢板电阻点焊电极传热特性数值模拟与分析[J]. 广东工业大学学报, 2016, 33(03): 6-10.
[11] 刘勇健, 刘意美, 陈创鑫, 王颖, 罗启洋, 林辉. 软土深基坑围护结构水平变形特性研究[J]. 广东工业大学学报, 2016, 33(01): 89-94.
[12] 杨艺. 海水太阳池非稳态热质传递有限容积法模型[J]. 广东工业大学学报, 2015, 32(2): 120-125.
[13] 赖志平, 汪新. 某会展中心建筑表面风压分布的数值模拟[J]. 广东工业大学学报, 2014, 31(2): 78-84.
[14] 张雅宁, 杨春山, 刘锦伟, 何娜. 基坑开挖对既有桥梁桩基的数值分析[J]. 广东工业大学学报, 2014, 31(1): 107-111.
[15] 杨春山, 何娜, 张雅宁. 考虑渗流-应力耦合基坑开挖降水数值分析[J]. 广东工业大学学报, 2013, 30(4): 43-48.
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