斜拉桥超大承台+群桩+土相互作用性状数值模拟分析原创

1、斜拉桥超大承台-群桩-土相互作用性状数值模拟分析2012年08月26日福建路面-xiaoguizi目录2、网格划分3、接触设置4、地应力平衡5、加载6、结果分析1、材料参数概况模型建立后续交流2012-08-26CAE学术群1.1 概况“实体工程”“抛砖引玉”2012-08-26CAE学术群1.2 模型建立思路 *Geostatic分析步，进行初始应力场的平衡。 利用语句*initial conditions,type=stress,geostatic set-name，x1，y1，x2，y2，k1，k2 地应力平衡时将桩和承台杀死（*model change，remove），然后约束土体中桩

2、孔的横向自由度。 *Static分析步。 （1）激活桩，同时建立接触 （2）承台参考点施加竖向、水平荷载及其弯矩 （3）刚度矩阵设置为非对称（unsymm=YES）2012-08-26CAE学术群2.1.1 岩土层设计参数建议值表2012-08-26CAE学术群岩土名称及代号重 度压缩系数压缩模量快剪承载力基本容许值冲钻孔灌注桩极限侧阻力挡墙基底摩擦系数粘聚力内摩擦角rav1-2Es0.1-0.2Cqqfa0iUkN/m3MPa-1MPakPa度kPakPa粉质粘土*卵石*粉质粘土*强风化凝灰岩1*强风化凝灰岩3*强风化花岗岩3*强风化花岗岩4* 弹性模量、压缩模量、变形模量 地勘报告中，一般

3、给出的是土的压缩模量Es，弹性模量可取为压缩模量的3-5倍，本模型弹性模量按压缩模量的5倍选取。表1 地勘资料（不方便共享）2.1.2 模型本构2012-08-26CAE学术群土体Mohr-Coulomb本构承台+桩弹性本构2.2 模型网格2012-08-26CAE学术群 数值分析结果与网格形态和网格密度有密切关系。对比三种不同网格划分，根据桩顶轴力、弯矩和沉降位移的比较，在控制为2%的相差范围内，最终取如图所示的网格。其中桩周土体、桩身10m、承台与桩顶接触三部分进行加密处理，共154604个单元。 收敛分析2.2.1 网格划分技巧承台+桩的剖分2012-08-26CAE学术群2.2.2 网

4、格划分技巧土体剖分2012-08-26CAE学术群2.3 模型边界条件及接触设定边界条件：（1）土体四周约束法向自由度，其底部设定完全固结；（2）承台四周自由。接触设置：（1）承台底与桩顶设为完全连续接触；（2）桩身与土体切向采用罚函数摩擦系数来表示； 根据相关文献，一般混凝土桩，对粘性土的摩擦系数为0.25-0.4，对砂土的摩擦系数为0.5-1.0。本次计算取0.3，并设定法向硬接触。（3）承台与土体之间采用“硬接触”（高桩承台、低桩承台？）2012-08-26CAE学术群2.4.1 地应力平衡（1）软件*Geostatic分析步自动平衡（2）*initial conditions,type

5、=stress,geostatic set-name，x1，y1，x2，y2，k1，k2 （3）*initialconditions,type=stress,input=FileName.inp（4）用子程序SIGINI推荐仿真帖子/forum.php?mod=viewthread&tid=908486&highlight=%E5%9C%B0%E5%BA%94%E5%8A%9B/forum.php?mod=viewthread&tid=7629632012-08-26CAE学术群四种方法适用范围?2.4.2 地应力平衡2012-08-26CAE学术群地应力平衡inp修改语句2.5 偏心加载20

6、12-08-26CAE学术群 加载时为承台顶部加载，采用刚片模拟桥墩作用区，建立桥墩在承台投影面中心为受荷点（参考点RP），施加水平力、竖向力及其弯矩，且为顺桥向偏心加载，=0.26m。 荷载组合横桥向弯矩（kNm）顺桥向剪力（kN）顺桥向弯矩（kNm）轴力（kN）横桥向剪力（kN）极限承载力-5490-837-717019-336244-126标准组合-4377-71091-555573-255900-1012.6.1 模型验证2012-08-26CAE学术群桩顶轴力桩顶弯矩有限元法规范m（104kN/m4）有限元法规范m（104kN/m4）4070132200407013220011.01

7、010.77810.84910.93811.0012.715（平均值）2.1262.3862.7112.94322.64022.74222.74222.74222.74234.18034.70534.63534.54634.483模型验证工况：刚性承台+承台底部与土体分离（高桩承台）结果分析：轴力分布为外侧一排桩最小，中间次之、内侧最大，根据计算可知，三者的轴力连线为一斜直线，即外、内两侧的轴力相加除2等于中间桩轴力值，符合承台无限刚情况。外侧中间内侧2.6.2 弯矩、轴力提取Free Body Cut2012-08-26CAE学术群2.6.2 桩侧摩阻力CSF2原创仿真论坛ID shclmy

8、（长安大学好友）网址：/forum.php?mod=viewthread&tid=982141&highlight=%E6%A1%A9%E4%BE%A7%E6%91%A9%E9%98%BB%E5%8A%9B2012-08-26CAE学术群2.6.3 桩基承载能力P&S曲线2012-08-26CAE学术群桩基P-S曲线确定桩基极限承载力：（1）对于陡降型P-S曲线，极限承载力即为与破坏荷载相等的陡降起始点荷载；（2）对于缓变型P-S曲线，极限承载力取值方法较多。3.1 后续交流课题1：ABAQUS在道路工程中的运用 静力分析、动力分析路面温度场、温度应力线弹性、粘弹性2：斜桩承载能力分析（水平承

9、载能力）3：海上深水长大直径钻孔灌注桩孔壁稳定性数值仿真分析2012-08-26CAE学术群3.1.1 路面案例2012-08-26CAE学术群翘曲分析移动恒载脉冲加载温度场静力分析孔隙水压力2012-08-26CAE学术群斜桩（群桩动力分析）钻孔灌注桩孔壁稳定性分析斜桩（单桩）3.1.2 桩基案例3.1.3 其他2012-08-26CAE学术群钢桥面铺装XFEM3.2 心得交流有限元（软件+理论）的学习并非一朝一夕 碰到问题，第一反应不是求助，而应该是自己“啃” （1）参考文献、书籍 （2）仿真论坛 （3）帮助文档问题得以解决后，还应该做一件事情分享心得问问题时注意技巧，你得交代清楚，参考格式：你在做什么课题时，采用什么方法，碰到了相应什么困难，如若方便还可