厚承台空间桁架受力机理的研究(I)

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1、闷筒学．i瞧士羽警．，锄和缱融涟厚承台空间桁架受力机理的研究(2)郭宏磊丁大钧蒋永生丁；7f；‘一(东南大学土木系210018)s，nJDYFORUTRANs】陋RhⅡ]cHAN琚M0FSPACETRLKSMODELSIMULATINGTHICKPILECAPS(2】GuoHongleingD硼JiangYo~sheng(CivilEngineeringD印“m∞tSoutheastUni',er,ity210018)3非线性有限元研究应力点周围一定区域开裂，这也会使结构的3．1程序厦计算模型剐度变大。采用国际大型通用非线性有限

2、元程序3．3有限元结果与分析^DINA，其中混凝土强度准则采用已被欧洲90模式规范所采纳的otfos∞准则。由于对称性，取l／4实验模型为计算模型。承台分为5层，其中大部分为8结点3一D等参元。少量的三棱柱退化元作为过渡元，承台与柱头和桩相交区域采用3×3×3的积分阶数，余部的积分阶数为2x2x2阶。柱头与桩也以3一D等参元形式与板整接。钢筋元为2结点4404604805005205405回瑚600杆元。柱头施荷面采用竖向位移均等的主从约束加上均布荷载来模拟实际施压时的应力和位移边界条件。3．2有限元分析概速分别对S1S2作了全

3、过程分析，破坏过程与前文的试验概况类似，只是与试验结果相比，电算的挠度与应变偏小一些，这一差异可由以下两方面来解释：①绝大多数单元是刚度较大的2x2×2阶数的3一D等参元；②^DINA所采用的弥散型裂缝模式认为当单圆15承台1／4g．域韵空间桁架上结点区域韵应力流一便I面圉1；Co)一侧面圆2元的积分点应力超过开裂应力时，只是这一收穑日期：1997—03—05y-．,1k建筑1997年第27卷第9期(1)试验已经从定性的角度证明了厚承台0A814倍的柱边长(本倒为1059mm)；它们的受力体系为空间桁架，而有限元则可以从的Y向尺

4、寸L为0．5倍的柱边长(本倒为定量的角度更深入地揭示这一机理。下面我l10ram)。图l6为已剥离出的边桩斜压杆的们着重谈谈sl的有限元分析。上端面区域。电算显示，从加荷直至破坏，从柱头与承空间桁架的下结点应位于纵筋形心所台顶相交处沿第三主应力的流向往下，在约在的平面与桩周的竖直边界线相交所得的范01‰的范围内，以的数值保持稳定，过此范围围内，在全过程分折中，可以看到，从弹性阶开始增大，由此可知：空间桁架的上结点段直至破坏，无论角桩还是边桩，这个范围始位于承台顶面中心点下的0．1‰处，在本模型终分为两个部分，其靠近桩内侧的前部区

5、中即在2．59mm处。域的明显高于后部的，到破坏时，这个图l5为从弹性阶段直至破坏基本稳定前部区域的重心稳定在前半个桩面的1／2的1／4承台顶部与柱头相交区域的d应力流半径处，显然这就是空间桁架的下结点位图，图中的坐标系方位见图l(a)所示(以后同置。同样地，考虑到结点区域的应力流流向变此)，从此图中可见，应力流的流向变化是化是平缓的，那个前部区域的大小就应是斜平缓的，因此本应与流向相垂直的斜压杆端压杆的下端面尺寸。值得注意的是：这个区域尺寸可视作xoy平面中的尺寸，据此我们可是随构件破坏程度的加深而逐渐增大的，到以得出边、角桩

6、斜压杆x向尺寸L分别约破坏时稳定在0．6倍的桩面积，见图l7。这为0．5644倍的柱边长(本例为124．17mm)和就是均匀配筋时的斜压杆下端面尺寸。Xy阻l6边桩斜压杆上螭面区域图18半个边桩斜压杆垒貌图按上述空间桁架尺寸，我们画出了弹性阶段半个边桩斜压杆的全貌，见图l8，它两头小，中间大，与我们在试验中的设想是吻合的。此外，破坏时边桩斜压杆上下端面的如分别约为l2．3与1．8扁角桩斜压杆，上下端面的分别约为2．3‘和1．。有了上述定量化的尺寸与斜压杆的强度，我们就可以对厚承台中空间桁架是否成立作出定量化的研究，见表6。图17

7、斜压杆F端面尺寸犀承台空阐衍架受力机理的研究(2)——郭宏磊等37衰6承台冲切破坏的空问桁架传力机理的验证(sl在柱荷1250kN时)边桩角桩上喈面面积眦=kk=&5644axO,Sa=Lr=04814a×0．5a为桂边长)=12A17xl10=136587=L05908×l10=l1649．8吕下端面面积S,／D皿岛=0=15268．1403岛=0．吼c．15268．I4∞上喈面强度r／MPa血一2．=上3x13．5=31．05=2=．3×13．5=31．05下喈面强度五／Mr'a=1．=1．Sx135=2~3．1．5．Cfi

8、1．5x135=2025上蜡面斜压杆力nkN=sT：‘13658．7x3105x10～=4241sr=1164988x3105x10=3617下喈面斜压杆力n／IrN凡=15268．1403x24．3=3710凡==15268．14o3×∞25xlOfi3~上下