水平荷載作用下擠擴(kuò)支盤樁的有限元分析.pdf

1、擠擴(kuò)支盤混凝土灌注樁是近年來工程界有較強生命力的新樁型，該樁型是采用仿生學(xué)的方法在原有等截面混凝土灌注樁的基礎(chǔ)上研發(fā)成功的，其顯著的特點是承載能力高，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。在支盤樁基研究中，人們主要注意其豎向承載力的分析，在海洋、道橋等工程的迅速發(fā)展下，樁基的水平承載力也愈來愈引起人們的關(guān)注。該樁型在豎向承載方面的優(yōu)勢已基本得到肯定，水平承載方面尚需進(jìn)一步研究。本文就此問題采用通用工程軟件ANSYS，對支盤樁作了水平承載性能的數(shù)值模

2、擬，深入分析支盤樁的水平承載受力機(jī)理和破壞模式及樁在水平承載下的工作性狀。主要工作包括： 首先，運用ANSYS工程軟件，建立了適用于擠擴(kuò)支盤樁和普通樁的三維有限元模型，設(shè)計出比較合理的水平承載模擬方案。計算模型中樁與承臺采用彈性模型，土體采用D-P模型，樁土之間采用面面接觸單元以考慮土體與樁交界面處的開裂與滑移。 其次，對支盤樁與普通樁單樁在同等條件下的水平承載力進(jìn)行了三維有限元對比分析。利用數(shù)值計算結(jié)果得出的主要結(jié)論有

3、：由于支盤的設(shè)置，支盤附近的土層中的應(yīng)力值較大，使支盤樁的承載力大幅度的提高；支盤樁在水平荷載作用下，支盤離地面越近、支盤間距越小，支盤樁的水平承載力越大；支盤樁在豎向、水平雙向荷載作用下，在一定范圍內(nèi)提高豎向荷載會提高樁的水平承載力，超過一定范圍后反而會降低樁的水平承載力。再次，建立了樁-土-承臺共同作用的三維有限元數(shù)值模型，研究了支盤樁和普通樁群樁位移、應(yīng)力隨水平荷載變化的分布規(guī)律，指出同等條件下支盤樁樁身中的最大應(yīng)力明顯小于普通樁

4、樁身的最大應(yīng)力，支盤樁群樁除了在承臺下土應(yīng)力比較集中外，更多的水平應(yīng)力集中在支盤附近的土體中，使得支盤樁的承載力得到了很大的提高。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論了不同樁距條件下，樁、土的受力機(jī)理和非線性共同作用隨荷載變化規(guī)律。分析結(jié)果表明群樁在水平荷載作用下，樁距的影響是顯著的。在總載荷不變的情況下，隨著樁距的增大，承臺和承臺下土的位移和應(yīng)力均減小。 最后，對比分析支盤樁與普通樁在設(shè)置接觸單元和無接觸單元的應(yīng)力與位移，驗證了使用接觸單元