预应力大直径管桩的构造及有限元分析.doc
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1、预应力大直径管桩的构造及有限元分析中图分类号:U656 文献标识码: A 预应力大直径管桩,是在混凝土管桩的桩底铆接一段钢管桩(钢桩靴) (图 1) ,使钢管桩与混凝土管桩之间相互传递轴向力(拉应力和压应力) 、剪力和弯矩。混凝土管桩与钢管桩的组合桩是一种新桩型,铆接的钢管桩长度按需要确定,一般为 0.5m14m。一般情况下,钢管桩通过螺栓与大管桩牢固连接,达到两种桩连接处具备传递外力和内力的条件。 本文选取某工程为研究对象,对预应力大直径管桩进行了有限元分析计算,确保了桩的承载力。 图 1 预应力大直径管桩结构示意图 1.有限元模型的建立 计算选用 SAP2000 有限元分析软件对组合桩进行
2、有限元分析计算。SAP2000 是由美国 Computers and Structures Inc.(CSI)公司开发研制的通用结构分析与设计软件。SAP2000 已有近四十年的发展历史,是美国乃至全球公认的结构分析计算程序,在世界范围内广泛应用。 在计算时将管桩壁定义为壳单元,选用厚板公式进行分析计算。模型形状及网格划分图,材料定义示意图如图 2、图 3 所示。本模型共有849 个节点,816 个面单元和 16 个实体单元。总桩长 50m,其中上部大管桩部分长 35m,直径为 1200;下部钢管桩部分长 15m,直径为946mm。 由于桩底没有伸入基岩,故将桩底视为铰支。在考虑桩周围土体作用
3、时,在桩周围加正交的水平弹簧,并按 m 法计算弹簧刚度系数。SAP2000 提供了面弹簧的指定功能,对于桩体在土体以下部分的壳单元进行了面弹簧的指定,以此来模拟桩土的相互作用。 计算选择桩底高程-46.70m,桩顶高程 3.3m。各土层物理力学性质指标及设计参数建议值如表 1 所示。 表 1 物理力学性质指标及设计参数建议值统计表(码头 MA 区段) 根据 K=mb1hZ 得出各个深度处的水平地基反力系数如表 2 所示。 表 2 水平地基反力系数 图 2 网格划分图图 3 材料定义示意图 根据 m 法计算得出水平地基反力系数后,在 SAP2000 中进行面弹簧参数的指定,面弹簧指定示意图如图
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