FEM-DEM耦合弹塑性土体插桩过程力学特性研究

摘要

为了研究大型建筑物的大直径钢管桩插桩过程,以大桥弹塑性土体(砂壤土)插桩为研究对象,采用离散元(DEM)与有限元(FEM)耦合的方法,根据工程区土壤粘结参数建立适合的地层模型。为保证计算的有效性,选用了非线性粘结弹性塑形接触(EEPA)模型对土体大直径钢管桩插桩过程进行FEM-DEM耦合数值模拟,对插桩钢管在整个过程中所受到土体作用力的应力-应变及位移特性进行研究并分析土体运动状态变化。模拟结果表明,大直径钢管桩插桩过程中所受到的应力与产生的位移等特性与插桩的深度有着密切的关系,从土体的力学特性可以看到整个过程中土体运动的速度等变量都呈现先增大后减小的趋势,管道在底部受力较大并且沿径向变形较为复杂。研究有助于指导施工过程中及时调整插桩角度以及平整插桩土体表面。