基于ADINA模拟CFG三桩复合地基承载状况有限元分析

摘要：以CFG三桩复合地基为研究对象，采用有限元软件将桩、土、承台视为一个相互作用的整体系统进行受力分析，考虑桩土界面的摩擦接触作用，讨论了其在竖向荷载作用下CFG桩、地基土竖向与水平方向应力、应变与位移沿桩身分布情况，得出CFG三桩复合地基承载基本状况，旨为CFG桩复合地基理论基础分析及工程设计提供依据和借鉴。

关键词：复合地基；桩土相互作用；CFG三桩；数值分析

0 引言

CFG桩（cement fly-ash gravel pile）复合地基属于地基的范畴，是由CFG桩，桩间土和褥垫层一起构成的[1] ，它是对碎石桩复合地基的继承与发展。该技术是建设部“七五”计划课题，于1988年立题进行试验，1994年被列为全国重点推广项目，目前它已经在全国23个省、市推广应用，以施工速度快，工期短、质量容易控制、工程造价低等特点受到亲睐[2]。

近几年CFG桩复合地基技术的应用范围在不断的扩大，已经在交通、水利水电、市政等工程中成功应用[3,4]。复合地基是指天然地基在地基处理过程中的部分土体得到增强或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是土体与增强体两者组成的人工复合地基[5]。在荷载作用下，加固区与上部结构是通过柔性材料的褥垫层来连接的，目的是调整加固区土体与增强体的应力分配，防止应力过分集中。本文以ADINA大型有限元分析软件为操作平台，对CFG三桩承载力试验进行模拟，建立二维有限元分析模型，考虑桩土间的相互刺入，分析复合地基的受力性状，研究其受力破坏机理，拟使模拟结果对实际工程有指导意义。

1 计算模型的建立

三桩模型是群桩模型的简单有效缩影，它能够反应出桩对土的约束效应，可以模拟复合地基的群桩效应，进而分析桩、地基土相互作用破坏机理。

1.1三桩模型的具体建立

1.1.1几何模型

基本算例的几何参数：桩径D为0.4m，桩长L为15D即6m，桩间距S为3D即1.2m；复合地基土高度为2L即12m，计算宽度为20m；垫层宽度B为9D即3.6m，厚度H为0.3m；桩土间相互作用的摩擦系数取0.3；其余力学参数见表1[6]，

1.1.2边界条件与荷载