水平荷载作用下预应力混凝土管桩受力性状的分析学习教案

1、会计学1水平水平(shupng)荷载作用下预应力混凝土管荷载作用下预应力混凝土管桩受力性状的分析桩受力性状的分析第一页，共52页。 第2页/共52页第二页，共52页。第3页/共52页第三页，共52页。第4页/共52页第四页，共52页。第5页/共52页第五页，共52页。第三章第三章 管桩在水平地震管桩在水平地震(dzhn)(dzhn)力作力作用下用下 的损伤及受力性状的损伤及受力性状 在地震来临时，桩非常容易受到非弹性变形和地震荷载的影响，最容易产生破坏的是桩头部位。这是由于(yuy)在水平地震作用力下，传给桩基础很大的水平力和力矩，此时桩为受弯受剪构件，桩头部位的弯矩和剪力都达到了最大值；对地

2、震后损坏的管桩进行研究可以帮助我们理解桩的破坏机理并改进桩基础的抗震设计原理。以下为对1995年日本国宾库县南部地震后所观察到的桩基础的破坏情况。 3.1 3.1 水平地震水平地震(dzhn)(dzhn)力作用对管桩的破坏力作用对管桩的破坏第6页/共52页第六页，共52页。图3.2 预应力混凝土管桩桩头断裂(dun li)管桩在水平管桩在水平(shupng)地震力作用下的损伤地震力作用下的损伤第7页/共52页第七页，共52页。图3.8 PHC桩桩头的剪切破坏(phui)管桩在水平地震力作用管桩在水平地震力作用(zuyng)下的损伤下的损伤第8页/共52页第八页，共52页。 图3.9 PHC桩桩

3、身的剪切破坏(phui)管桩在水平地震管桩在水平地震(dzhn)力作用下的损伤力作用下的损伤第9页/共52页第九页，共52页。图3.10 PHC桩的剪切破坏(phui)管桩在水平地震管桩在水平地震(dzhn)力作用下的损伤力作用下的损伤第10页/共52页第十页，共52页。图3.11 管桩复合受力状态(zhungti)下的破坏管桩在水平管桩在水平(shupng)地震力作用下的损伤地震力作用下的损伤第11页/共52页第十一页，共52页。足。第12页/共52页第十二页，共52页。第13页/共52页第十三页，共52页。1. 1. 有限元计算有限元计算(j sun)(j sun)模型模型1.1 1.1

4、几何模型几何模型 第14页/共52页第十四页，共52页。图 4.2 土体弹塑性模型(mxng)第15页/共52页第十五页，共52页。图4.4 线弹性(tnxng)应力应变关系1.2.2 1.2.2 桩身材料桩身材料(cilio)(cilio)的本构模型的本构模型第16页/共52页第十六页，共52页。第17页/共52页第十七页，共52页。第18页/共52页第十八页，共52页。 图4.6 整体(zhngt)模型模型及网格模型及网格(wn )划分图划分图第19页/共52页第十九页，共52页。图4.7 局部(jb)放大模型模型及网格模型及网格(wn )划分图划分图第20页/共52页第二十页，共52页。

5、表4.1 桩顶初位移与等效(dn xio)荷载大小桩顶位移（mm）0.52.557.510等效荷载（kN）F1=14.4F2=23.6F3=47.3F4=71.3F5=95.13.3.荷载荷载(hzi)(hzi)的施加的施加第21页/共52页第二十一页，共52页。图4.12 桩身水平位移(wiy)曲线第22页/共52页第二十二页，共52页。 从图4.12可以看出水平荷载作用下管桩桩身变形主要在桩顶段6m范围内，其中桩顶段4m范围内是水平位移比较大的部分，而桩身下段对桩的水平位移没有明显影响。桩身的第一个位移零点大约出现在深度(shnd)7m左右的位置。随着荷载的增大，位移零点的位置并没有出现明

6、显的变化。 第23页/共52页第二十三页，共52页。图图图图4.13 4.13 土体表面位移土体表面位移- -荷载荷载(hzi)(hzi)曲线曲线 桩身位移和土体位移基本上是线性增大。这是因为在荷载不大的情况(qngkung)下，管桩和土体还处于弹性变形的阶段。随着荷载继续增大，表层土体将先进入塑性阶段。土体表面位移土体表面位移- -荷载荷载(hzi)(hzi)曲线曲线第24页/共52页第二十四页，共52页。图4-14 桩X向位移(wiy)云图桩桩X X向位移向位移(wiy)(wiy)云图云图第25页/共52页第二十五页，共52页。图4-15 整体位移(wiy)云图整体位移整体位移(wiy)云

7、图云图第26页/共52页第二十六页，共52页。图4.19 不同水平(shupng)荷载作用下桩身弯矩不同水平不同水平(shupng)荷载作用下桩身弯矩荷载作用下桩身弯矩第27页/共52页第二十七页，共52页。第28页/共52页第二十八页，共52页。图4.20 荷载(hzi)-桩顶最大弯矩曲线 图4.20为不同水平荷载(hzi)下桩身最大弯矩变化曲线。从图中可以看出随着水平荷载(hzi)的增大桩顶最大弯矩基本上呈线性增大。荷载(hzi)-桩顶最大弯矩曲线第29页/共52页第二十九页，共52页。图4.21 不同(b tn)水平荷载下桩身剪力 桩身剪力零点的第一点出现在深度23m处左右(zuyu)，

8、大约在桩身弯矩最大点的位置。不同不同(b tn)水平荷载下桩身剪力水平荷载下桩身剪力第30页/共52页第三十页，共52页。第31页/共52页第三十一页，共52页。图图5.1 5.1 桩身弹性模量桩身弹性模量(tn xn m lin)(tn xn m lin)不同时桩身位移不同时桩身位移第32页/共52页第三十二页，共52页。图图5.2 5.2 桩身弹性模量桩身弹性模量(tn xn m lin)(tn xn m lin)不同时桩身弯矩不同时桩身弯矩 桩顶位移(wiy)随桩身弹性模量的增大明显下降，桩身位移(wiy)也有一定改变。桩身最大弯距呈增长的趋势，并且弯矩最大点位置有所下降。桩身弹性模量桩

9、身弹性模量(tn xn m lin)不同时不同时第33页/共52页第三十三页，共52页。图5.3 桩顶不同约束(yush)时桩身位移第34页/共52页第三十四页，共52页。图5.4 桩顶不同(b tn)约束时桩身弯矩桩顶约束条件不同桩顶约束条件不同(b tn)第35页/共52页第三十五页，共52页。桩顶约束条件不同桩顶约束条件不同(b tn)第36页/共52页第三十六页，共52页。图图5.5 5.5 桩顶有不同竖向荷载桩顶有不同竖向荷载(hzi)(hzi)时桩身位移时桩身位移第37页/共52页第三十七页，共52页。竖向荷载竖向荷载(hzi)(hzi)的影响的影响第38页/共52页第三十八页，共

10、52页。图5.6 桩顶弯矩不同时(tngsh)桩身位移第39页/共52页第三十九页，共52页。 图5.7 桩顶弯矩不同时(tngsh)桩身弯矩弯矩荷载弯矩荷载(hzi)的影响的影响第40页/共52页第四十页，共52页。弯矩荷载弯矩荷载(hzi)的影响的影响第41页/共52页第四十一页，共52页。图图5.8 5.8 桩长不同时桩长不同时(tngsh)(tngsh)桩身位移桩身位移第42页/共52页第四十二页，共52页。 图5.9 桩长不同时(tngsh)桩身弯矩桩长的影响桩长的影响(yngxing)第43页/共52页第四十三页，共52页。桩长的影响桩长的影响(yngxing)第44页/共52页第四十四页，共52页。第45页/共52页第四十五页，共52页。第46页/共52页第四十六页，共52页。结论结论(jiln)第47页/共52页第四十七页，共52页。结