采用液压高频振动锤进行全套管沉拔的灌注桩又称贝诺特桩,其具振动微、噪声小和效率高等优势,为某些对振动和噪声要求高地区的桩基施工提供良好解决方案。为更好推广该桩型在实际工程应用,研究高频振动锤沉拔套管时管周土体性状变化及对周边环境影响很有必要。本文通过有限元程序ABAQUS分别建立三维高频贯入和上拔套管模型,分析套管沉拔机理。为节约计算资源,采用1/4模型模拟。套管沉拔过程中管周土体大变形不可忽略,其造成的网格畸变现象是有限元计算的难点,本文采用任意拉格朗日欧拉法(即ALE法)解决该问题。为消除波的反射效应,采用有限元-无限元耦合模型。土体采用软粘土,土体参数采用不排水指标,摩尔库伦模型,近场有限元土体为C3D8R单元,远场无限元土体为CIN3D8单元。振动锤参数参照ICE815C,频率为27Hz。本文首先介绍任意拉格朗日欧拉法的原理,以及ABAQUS建模要点,包括本构模型、沉拔方法、有限元-无限元耦合原理、接触问题、重要参数的选取原则、高频振动荷载施加和孔隙水压力计算方法等。套管贯入:首先比较不同网格单元(包括Hex、Wedge和Tet单元)对计算影响,选取最理想网格单元进行建模。之后通过现场实测数据和经验公式对模型进行验证,判断贯入模型准确性和合理性。接之分析贯入过程中,套管贯入速度、土体位移场、应力场(包括孔压场)、速度场和土塞变化情况,得出贯入过程中各性状变化规律,探究套管贯入机理。最后,通过分析土体参数(如土体杨氏模量和管土间摩擦系数)和振动锤参数(如激振频率)来探究参数对套管贯入时土体各性状影响。套管上拔:首先进行可拔性分析,计算最小拔桩力来确定高频振动锤参数。其中,套管内的现浇混凝土桩采用淤泥质软土代替。之后采用现场实测数据对模型进行验证,判断上拔模型的准确性和合理性。接之分析上拔过程中,套管上拔速度、土体位移场、应力场(包括孔压场)、孔隙比和速度场,得出上拔过程中各性状变化规律,探究套管上拔机理。最后通过分析土体参数(如土体杨氏模量和管土间摩擦系数)和振动锤参数(如激振频率和激振力)来探究参数对套管上拔时土体各性状影响。