Computer simulation of the dynamic layered soil–pile–structure interaction system

Author： Lu Xilin Li Peizhen Chen Bo Chen Yueqing

ISSN： 1208-6010

Source： Canadian Geotechnical Journal, Vol.42, Iss.3, 2005-06, pp. : 742-751

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Abstract

A three-dimensional finite element analysis of the soil–pile–structure interaction system is presented in this paper. The analysis is based on data from shaking table model tests made in the State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University, China. The general finite element program ANSYS is used in the analysis. The surface-to-surface contact element is taken into consideration for the nonlinearity state of the soil–pile interface, and an equivalent linear model is used for soil behavior. A comparison of the results of the finite element analysis with the data from the shaking table tests is used to validate the computational model. Furthermore, the reliability of the test result is also verified by the simulation analysis. It shows that separation, closing, and sliding exist between the pile foundation and the soil. The distribution of the amplitude of strains in the pile, the amplitude of contact pressure, and the amplitude of sliding at the soil–pile interface are also discussed in detail in this paper.Key words: soil–pile–structure interaction, shaking table model test, computer simulation, ANSYS program.Dans cet article, on présente une analyse tridimensionnelle en éléments finis du système d'interaction sol–pieu–structure. Elle est basée sur les données d'essais de table vibrante sur modèle réalisés dans le Chinese State Key Laboratory pour la réduction des désastres en génie civil, Tongji University. Le programme général en éléments finis ANSYS a été utilisé dans l'analyse. On prend en considération l'élément de contact surface-à-surface pour la non linéarité de l'état de l'interface sol-pieu et on utilise un modèle linéaire équivalent pour le comportement du sol. On a validé le modèle de calcul en comparant les résultats de l'analyse en éléments finis avec les données des essais sur table vibrante. De plus, on a aussi vérifié la fiabilité du résultat de l'essai par une analyse de simulation. Il est montré que la séparation, le rapprochement et le glissement existent entre la fondation de pieux et le sol. On discute en détails dans cet article la distribution des amplitudes des déformations dans le pieu, de la pression de contact et du glissement à l'interface sol–pieu.Mots clés : interaction sol–pieu–structure, essai à la table vibrante sur modèle, simulation à l'ordinateur, programme ANSYS.[Traduit par la Rédaction]