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复合桩基桩土非线性相互作用机理的数值分析桩筏基础工作机理比较复杂，虽然国内外学者在 理论研究和试验方面作了大量的研究，但目前只是得 到一些定性的规律性结论[3]。文[4]，[5]分别利用有 限元方法对桩筏基础的工作性状进行了分析，但这些 数值分析尚缺乏对桩筏基础非线性共同作用全过程 特别是对桩间土绕桩运动现象的详尽分析。 运用三维有限元分析软件ABAQUS对筏形基础工 作性能与承载机理进行了数值计算。探讨了复合桩基 承载和变形非线性性能发展的全过程，并对桩周土体 的水平位移开展情况进行了数值模拟分析。
由于数值模拟的目的是为了将计算的结果与后面 进行的模型试验研究进行对比分析，为了与模型试验各 方面条件一致，且为机理性研究，所以取用单一的土层。 数值分析对象为四桩承台（见图1），参考国内外 粘性土的计算结果，计算边界取为6倍承台宽度，模型 计算厚度取为30m，承台厚1m。由于计算模型对称，取 1/4模型即1/4承台和一根桩进行分析。采用三维实 体减缩积分单元C3D8R山东师范大学图书馆建筑工程施工组织设计，最终的几何模型如图2所示。
图13d和6d群桩平面布置（mm
2.1土体和桩的本构模型
接触面采用ABAQUS中的主从接触关系，接触
单元的本构模型采用弹塑性库仑摩擦模型，接触面上 的剪切应力和法向应力关系如图3所示，剪切应力与 法向应力的函数关系为
T=kW (W 式中：为剪切应力，k、为剪切刚度；w为接触面间的 相对位移w为弹性极限相对位移，为摩擦系数，p 为两接触面之间的接触压力。 图2桩、承台、地基土体几何模型 土体弹性模量为10MPa，泊松比为0.35，摩擦角Φ =18°，重度y=20kN/m²，粘聚力c=30kPa。桩、承台 采用C30混凝土，弹性模量为30000MPa，泊松比为 0.2。桩长L=15m，桩径d=0.6m,承台厚度为1m。 在有限元计算过程中，分级施加荷载，直至数值计 算无法保持收敛，即认为达到极限状态而停止。考虑 桩距3d和6d的两种布桩形式。 3.2荷载沉降曲线对比 图 弹塑性库仑摩擦模型 载增量全部由承台下土体承担，并且产生较大的后续 沉降。群桩在保持提供Qp支承的同时，不再分担荷 载增量，在沉降上随承台而动，桩进入塑性支承状态 这充分验证了塑性支承桩的概念8 3.4桩土荷载分担性状分析 3.4桩土荷载分担性状分析 3d桩距群桩荷载分担量、荷载分担比与总荷载的 关系见图6。由图可知，加载初期桩侧摩阻力Q分担 了绝大部分的荷载，桩端阻力Q和净承台荷载Q都 较小，随着总荷载的增加，桩侧阻力Q趋于极限值 Q，桩端阻力Q和承台底土体分担荷载量Q.都在增 加，但后者增加较快。 3.4.26d群桩荷载分担性状 6d桩距群桩荷载分担量、荷载分担比与总荷载的 关系见图7。由图可知，在加载初期同3d桩距群桩相 似，但桩进入极限状态后，后续荷载交由承台下土体承 担的过程发展更快。桩的侧摩阻力分担了大部分荷 载但随着荷载的增加.桩侧摩阻力迅速达到极限0 说明桩侧摩阻力较早就得到充分发挥；Q增长也较缓 慢，且承载量很快保持为常量；板底土承载量Q始终 保持增加，特别是在Q达到Qpu以后，即单桩达到极 限承载力是一个分界点。在加载后期，承台承载的增 强"效应开始显著，Q、与Q稍有增加，特别是Q，但 荷载分担百分比基本不变。 长兴岛潘圆公路改建工程1标污水提升泵站施工方案成分担量和分担比与总体荷载 3.5桩周土体水平位移 在加载过程中，承台及桩将施加的荷载以应力的 形式传递到其周围的土体中，使土体产生变形，进而使 得承台下土体产生位移场，而承台下土体在加载过程 中如何运动、如何变形是揭示桩基破坏机理的关键。 取桩周土体单元的位移矢量为研究对象，绘得3d 和6d桩距群桩桩周土体的位移场矢量简图，见图8， 图8是通过追踪桩周土体单元在加载过程中的位移变 化得到的。由图可知：当荷载达到Qpu和Q时，承台 下土体均会发生绕桩的流动。图中Qpu为基桩极限荷 载，Q。为桩筏体系的极限荷载，箭头长度代表水平位 移的大小。 图8桩周土体水平位移矢量图 对于3d和6d桩距的群桩，当荷载由Qpu增加到 Ω。时，桩周相同点位土体的水平位移都逐步增加苏g02-2011_建筑物抗震构造，但 3d桩距桩筏体系达到极限荷载Q时桩周相同点位土 体的水平位移较之6d桩距桩筏体系的要小，可见6 桩距群桩桩间土绕桩滑动的趋势较强。这是由于3d 桩距较小，桩间土基本上与桩形成实体深基础，桩间土 以随桩下移为主；6d桩距较大，桩对土体的遮拦作用 较3d桩距群桩小，土体侧向挤出的可能大增所致。 桩对土体的遮拦作用是产生绕桩滑动阻力的内在 原因，分析结果验证了文[9]根据极限平衡理论给出的 单位桩长上绕流阻力的合理性。