计算步骤和结果对比

1.4　计算步骤和结果对比

模拟的计算过程分为3步：①将桩体赋予同层土体的材料参数，进行自重平衡计算；②不模拟成桩过程，对桩体赋予其真实的材料参数，计算到平衡，并将位移场置为零，以上两步目的是为了生成初始应力场；③分级（20kN或50kN）在桩顶施加应力，每一级计算平衡后再加下一级，直到破坏。一个模型的计算时间为4～5h。

沪苏浙现场试验段共有A、B两种不同设计参数的钉形水泥土双向搅拌桩，其中A区的钉形水泥土双向搅拌桩扩大头高度H＝4m，桩间距S＝2m，B区的钉形水泥土双向搅拌桩扩大头高度H＝3m、桩间距S＝1.8m，A、B试验区地质条件一致，其他设计参数也相同，下部桩体直径d＝0.5m，桩长L＝16.5m。先对A、B区的钉形水泥土双向搅拌桩进行单桩荷载试验模拟，P－S曲线见图2、图3，可以看出数值模拟的P－S曲线规律与荷载试验基本一致，得到的单桩极限承载力也相近。由曲线可以确定，A区钉形水泥土双向搅拌桩由现场荷载试验得到单桩极限承载力在500～550kN之间，通过数值模拟得到的单桩极限承载力为500kN；B区钉形水泥土双向搅拌桩由现场荷载试验得到单桩极限承载力在400～450kN之间，通过数值模拟得到的单桩极限承载力为380kN。可见，由数值模拟P－S曲线确定的承载力略小于荷载试验，其中除了模拟本身的原因外还由于现场荷载试验是在群桩中进行的，有一定的群桩效应。另外，在达到极限承载力之前数值模拟得到的桩顶沉降均大于荷载试验，这是因为模拟时每加一级荷载都计算到稳定（以力学计算精度5×10^－7控制），而现场沉降在观测时并未发展完全。总的来说，数值模拟与荷载试验比较符合，说明本文采用的数值模拟的模型和计算参数是合适的。

图2　A区钉形水泥土双向搅拌桩单桩荷载试验P－S曲线

图3　B区钉形水泥土双向搅拌桩单桩荷载试验P－S曲线