ANSYS分析弹性模量对基桩承载力的影响

1 / 4 析弹性模量对基桩承载力的影响 析弹性模量对基桩承载力的影响 摘要：近年来，我国交通出行需求日益提高，高等级公路建设已进入关键时期，同时对公路桥梁的建设提出了新的要求： 1、数量在增多； 2、对桥梁的承载能力及耐久性提出了更高的要求。本文利用有限元分析软件过模拟基桩在混凝土弹性模量改变时基桩的沉降情况来分析桩土参数对基桩承载力的影响。 对于钻孔灌注桩的基桩轴向容许承载力，可由静载试验法、经验公式法、静力触探试验以及大应变法确定基桩容许承载力。 静载试 验法 静载试验确定单桩容许承载力是在通过试验绘制的 后将极限荷载值除以安全系数确定单桩容许承载力。 经验公式法 公路桥涵地基与基础设计规范根据大量静载试验结果，给出了各种桩型的单桩容许承载力估算公式。 静力触探试验 静力触探法是利用触探仪的探头贯入土中时的贯入阻力与单桩在土中的工作性状有相类似的特点，将所测得的探头的贯入阻力经分析研究，确定轴向受压单桩容许承载力。 其他方法 2 / 4 除上述方法外，我们还可以按照大应变法、静力法确定单桩容许承载力。 有限元法分析问 题的基本步骤 结构离散化，将结构或连续介质离散为有限个单元； 选择位移模式，确定位移函数； 分析单元力学特性； 建立刚度方程； 利用刚度方程求出节点位移，进而求出单元的应力、应变。 实例分析 选择单元类型 桩身和土体均采用 8 节点实体单元 拟，土体采用 料。桩体与土体接触面刚体 柔体面面接触，定义桩底面与桩侧面为刚性目标面，目标面单元选取义与桩底与桩侧接触的土体的内侧为接触面，采用 元模拟。 基桩参数选取 此试桩截面为圆形，桩径 1m，桩长，建模时取 1/4 桩 模型进行分析，基桩入土深度为，上部暴露在土体外面，土体模型桩侧面取 5 倍桩径，土体深度取 2 倍桩长，深度为 30m，混凝土弹性模量取 30 建立有限元模型 3 / 4 对该模型进行映射网格划分，映射体网格只含有六面体结构，比自由网格有更高的求解精度。映射网格划分后的模型。 设置面面接触 与 土 体 接 触 的 桩 体 侧 面 和 底 面 作 为 目 标 面 采 用元，与桩体接触的土体表面作为接触面采用元，经试算本模型法向接触刚度 为 1，同样，切向接触刚度也取为 1。 定义约束 桩体与土体的两个侧面为对称约束，土体底 面约束全部自由度，桩和土的顶面为自由面。 加载及求解 施加轴向荷载，按照静载试验的加载步骤，分为十级加载，一级加载 500载至基桩极限承载力 5000软件中运用时间 载荷子步数目方式控制， 。当加载至 500，可以从模型沿 Z 方向位移等值线图中观察到桩顶沉降为，如图 2。继续加载至 5000，桩顶沉降为，如图 3。 改变参数并求解 改变桩身混凝土弹性模量，分别增加、减小 30%，及桩身混凝土弹性模量取为 21 39察桩顶沉降，发现桩顶沉降为，分别变化 %和 %。由此可见，桩身混凝土弹4 / 4 性模量的变化不会影响到基桩极限承载力。 1）可以运用 件模拟桩土接触面，根据静载试验的加载方式对基桩施加轴向荷载，并得出基桩桩顶的位移。 2）可以采用 型模拟土体，但是模拟参数的不确定性易造成收敛困难。 3）桩身混凝土弹性模量的变化对桩顶位移影响不大。对桩身混凝土弹性模量分别增大和减小 30%，桩顶位移分别变化 %和 %，通过增大桩身混凝土弹性模量来提高基桩极限承载力的方法是无效的。 桩土共同作用分析中的应用 J苏州城建环保学 院学报， 2002，