擠擴(kuò)支盤樁的有限元模擬與承載特性分析.pdf

1、擠擴(kuò)支盤樁是在原有等截面混凝土灌注樁的基礎(chǔ)上研發(fā)成功的，這種樁型的顯著特點(diǎn)是單樁承載力高，沉降量小，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。在支盤樁的研究中，眾多學(xué)者著重分析了樁在承受豎向荷載或承受水平荷載作用下的承載力特性。然而在實(shí)際工程中，樁基往往是同時(shí)承受豎向和水平向兩種荷載，在港口、道橋工程中尤其如此。本文就支盤樁的承載特性問題采用通用工程有限元分析軟件ANSYS，對支盤樁的承載特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，深入分析了支盤樁在承受水平荷載和豎向荷載作用

2、下的工作性狀。主要工作包括: 首先，運(yùn)用ANSYS軟件，建立了適用于擠擴(kuò)支盤樁和直孔樁(以下簡稱直孔樁)的三維有限元模型，設(shè)計(jì)出比較合理的豎向承載力模擬方案和水平承載力模擬方案。計(jì)算中樁體材料采用線彈性模型，土體采用D-P模型，樁土之間采用面一面接觸單元來模擬土體與樁體交界面處的開裂與滑移。 其次，對支盤樁與直孔樁在相同條件下的豎向承載特性和水平承載特性分別進(jìn)行了三維有限元對比分析。利用有限元模擬計(jì)算得出的主要結(jié)論有:由

3、于在樁的適當(dāng)部位設(shè)置了大于樁截面的支盤，使支盤附近土層中的應(yīng)力值增大，相當(dāng)于在承受荷載前對土體進(jìn)行“預(yù)壓”作用，因此使支盤樁的承載力提高的同時(shí)，樁基的沉降量有顯著的降低。支盤樁在水平荷載的作用下，當(dāng)支盤設(shè)置的離地面越近，支盤間距較小時(shí)，支盤樁的水平承載力越大。 再次，分析了支盤樁和直孔樁分別在豎向荷載和水平荷載作用下的最大主應(yīng)力場、最小主應(yīng)力場、豎向剪應(yīng)力場和位移場的分布規(guī)律。并將支盤樁的大小主應(yīng)力場，位移場和直孔樁的大小主應(yīng)力

4、場、位移場進(jìn)行了對比分析。根據(jù)有限元模擬結(jié)果，對所設(shè)計(jì)的支盤樁模型的兩個(gè)承力支盤在加載初期的應(yīng)力變化情況單獨(dú)做了分析，對支盤的承載特性有了比較全面的了解。另外，對支盤樁樁周土體的應(yīng)力場進(jìn)行了全面的分析，并與直孔樁樁周土體的應(yīng)力場作了對比，總結(jié)出樁周土體的塑性區(qū)域發(fā)展的規(guī)律。 最后，對比分析了支盤樁與直孔樁在設(shè)置接觸單元和無接觸單元時(shí)的應(yīng)力與位移，驗(yàn)證了使用接觸單元的模型的合理性。對支盤樁和直孔樁接觸單元的開裂、滑移和應(yīng)力情況作了