复合桩基础桩-土-承台承载力特性分析.pdf

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1、2０16年第1９期（总第1９6期）江西建材施工技术复合桩基础桩－土－承台承载力特性分析■陈仁国■福建艺景园林工程有限公司，福建厦门361０００摘要：本文采用ＡＢＡＱＵＳ有限元分析软件建立了一个接触模型来模拟混凝土／时，这显然是不切实际的，因为它意味着从面上的节点同时穿透了主地基接触面，以对复合桩基础桩－土－承台承载力内部各桩基负荷力情面。因此只有ｈ＝０时才是主面与从面相互接触的唯一判断条件。对况进行分析。分别考察了端承型和摩擦型桩受力分配以及负荷力大小，此，我们可以采用拉格朗日算法，将拉格朗日因子视为接触力，并与接并对相关

2、影响因素进行了研究。触面位移场和约束构成一个完整的拉格朗日函数，以计算出接触模型关键词：复合桩基础承台效应桩—土—承台承载力的位移和接触力场。２计算结果分析桩基础是一种应用十分广泛的工程基础形式。由于土层地质条件根据前面模型计算，我们得到桩端阻力ｑｐ、桩侧阻力ｑｓ和承台抗十分复杂多样化，现有关于桩－土－承台共同受力规律的研究文献较力ｑa，再用这三者之和与（ｑｐ＋ｑｓ＋ｑa）相除，就可以计算出荷载分担少。根据《建筑地基基础设计规范（ＧＢ5０００7－2０11）》有关规定，在设比。计桩基础时，要根据具体施工环境和条件分析虑桩－土

3、－承台内部受２．１承台底地基土强度作用分析力关系。《建筑桩基技术规范（ＪＧＪ９4－2００８）》对摩擦型桩基使用条件在下图1中，本文给出了承台荷载从０.1ＭＰa逐渐向０.6ＭＰa变化作出了具体规定，即“上部结构整体刚度较好、”“能够很好满足地质沉过程中，端阻、侧阻、承台占桩基础总承载力比重变化情况。降环境下的柔性和韧性结构设要求”等，在设计桩基时宜虑承台效应，从上图1可以得出以下两点结论：一方面，是桩基础荷载力主要分并给出了设计参数表中，主要根据桩基础的距径比、承台宽与基桩长来布在端阻处，这个比例介于7０％～９5％，侧阻相对

4、低一些，承台承载力确定。从当前工程设计来看，关于承台底土基的设计偏向保守化，很多占比较低，侧阻和承台荷载力均超过2０％。这与《建筑桩基技术规范》时候甚至完全被忽略。因此，一些学者采用建模方法对这个问题进行关于摩擦型桩基承台效应的解释是相一致的；另一方面，随着承台底土了研究，并发现桩基础设计水平与是否考虑桩－土－承台共同作用关强度不断增大，端阻力比重会不断下降，但是侧阻影响比较小，承台承系有很大的关联性。现有研究主要分析桩基结构设计对承台负荷能力载力与承台底土强度之问具有正相关关系，且影响比较显著，这符合规的影响，鲜有学者从

5、承台底土、外部负荷力等方面来开展这个研究。有范关于“上部结构具有良好的刚度”的定论相一致，因此十分有必要考学者通过研究证明考虑承台底土强度来分析承台效应具有十分重要的虑承台效应。另外，当承台底地基土强度和外荷载足够大时，要考虑端意义，因此分析其与桩－土－承台承载力特性之问的关系可以得出有承型桩的承台效应。益的研究结果。在下图2中，本文给出了摩擦型桩的端阻、侧阻、承台占桩基础总１计算模型及荷载承载力比例变化情况。１．１计算模型本文首先采用ＡＢＡＱＵＳ有限元分析软件建立了一个桩基础三维有限元模型，该模型中，一个承台对应四根基桩

6、，Ｚ1桩基直径1m，长度为2８m，桩距为3.８倍桩径；承台长、宽分别为5.８m、5.８m；Ｚ2桩直径为1.2m，长度为17m，桩距为4.5倍桩径，承台长宽为7.８m。为便于建模和保证计算准确完成，承台上部结构以面均布荷载ｐ的形式叠加到到承台上。１．２材料系数本文分别分析了端承型桩和摩擦型桩梁两种材料参数性能。为了更好的了解承台底地基土强度与桩—土—承台之问的物理受力关系，分别在5０ＭＰa、2０ＭＰa、1０ＭＰa和5ＭＰa四种地基弹性模量情况下进行计算。１．３计算荷载图1承台底土强度变化与端承桩本次实验主要计算以下几种荷载：

7、地应力、自重力以及承台结构作端阻—侧阻—承台承载力关系图用在承台底部的荷载。在实验过程中，逐渐将承台荷载从０.1ＭＰa增加到０.6ＭＰa。分析不同荷载情况下外部荷载与桩—土—承台之问的受力关系变化。为保证计算结果科学、准确，同时便于实验开展，本文荷载计算方法采用线弹性法。建立一个接触模型模拟混凝土与地基之问的关系变化，并假设混凝土／地基接触面摩擦系数０.7，忽视粘聚力。１．４接触模型根据接触关系跟踪分析方法不同，可以将接触模型分为两种，即小滑移和有限滑移。这两种接触模型都适用于点－面、面－面分析。其中前者假设接触面之问的相

8、对位移足够小，在进行接触分析之前，首先确定点、面之问的关系，并假设后续实验过程中这些关系是固定不变的，因此占用的存储空问要明显小于有限滑移模型。鉴于此，本文采用小滑移模型作为接触模型。首先，先确定好模型的主面和从面。在模型模拟分析时，先将从面与主面上的穿透值ｈ和相对滑移ｓi计算出图2承台底土强度与摩擦桩