PHC管桩及带承台管桩水平受力特性有限元分析

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1、2016年第9期(总第323期)Number9in2016(TotalNo．323)混凝土Concrete混凝土制品CONCRETEPRODUCTSdoi：10．3969a．issn．1002—3550．2016．09．031PHC管桩及带承台管桩水平受力特性有限元分析黄晓龙，郭昭胜。贺武斌。白晓红(太原理工大学建筑与土木工程学院，山西太原030024)摘要：随着高层、超高层建筑以及各类水利、港口、桥梁工程兴建，人们对基础水平承载力的要求日益提高，其中包括预应力管桩。通过引用工程实例中的预应力管桩水平载荷试验，验证ABAQUS有限元模拟的可行性。在此基础上通过位移、剪力和弯矩分布情况，对比了无

2、承台单桩及带承台单桩水平受力特性。结果表明，承台的作用显著的减小了桩身位移，提高了桩体抗弯、抗剪能力。关键词：预应力管桩；承台；有限元；水平荷载中图分类号：TU528．73文献标志码：A文章编号：1002—3550(2016)09—0117一03NumericalanalysisforhorizontalmechanicalcharacteristicsofPHCpileandpilewithcapHUANGXiaolong，GUOZhaosheng，HEWubin，BAIXiaohong(SchoolofArchitectureandCivilEngineering，TaiyuanUnive

3、rsityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Asconstructingofhigh-level，high-risebuildingsandallkindsofwaterconservancy，port，bridgeengineering，thelateralbear—ingcapacitybecomeoneimportantfactoroffoundation，includingpres仃essedpipepile．Byreferenceengineeringexamplesoftheprestressedpipepilelateralloa

4、dtest，verifythefeasibilityofusingABAQUSfiniteelementsimulation．Onthisbasis，comparisonofsinglepilewithcapandwithoutcapisanalyzedthroughthemechanicalcharacteristicsofdisplacement，shearforceandbendingmoment．Theresultsshowthattheeffectofpilecapsignificantlyreducesthedisplacementofthepilefoundation，impro

5、vesthepilebendingandshearcapacity．Keywords：prestressedpipepile；cap；finiteelement；lateralloadO引言除承受上部结构传送的竖向荷载外，桩基往往承受不容忽视的横向荷载作用，如：范存新等【-研究了高层建筑在脉动风荷载作用下考虑桩一土一结构相互作用时其顺风向风振响；黄占芳等f2】对液化砂土中桩的地震响应进行研究；赵明华等口I研究了基桩在成层地基中受到的倾斜偏心荷载；张建伟、刘汉龙等【4】对PCC桩水平承载特性进行了研究，这些恒载或活载在高层建筑、桥梁、重型工业厂房、海上石油平台的桩基设计计算中，均不容忽视。周万清

6、等[51进行了PHC管桩的轴压试验和水平荷载试验，研究了深厚软土地基细长PHC管桩承载机理。但对于带承台PHC单桩受力特性的研究甚少，本研究在现场试验的基础上，应用ABAQUS软件建立了三维的桩土相互作用模型，通过有限元模型定量的分析了无承台PHC单桩及带承台PHC单桩水平受力特性，表明承台对单桩水平承载力的贡献。1三维有限元模型的建立本研究针对现场荷载试验桩水平荷载下的受力状况，采用ABAQUS软件建立了无承台单桩及有承台单桩的i维数值模型。数值模型的几何参数借鉴了刘宁[司预应力混凝土管桩水平承载力现场试验，试桩为PHC400---A95型管桩，试桩基本参数如表1所示。表1试桩参数1．1基本

7、假定(1)桩体为等直径、等壁厚高强度混凝土管桩，不考虑桩接头的影响，承台强度为C30，且材料视为各向同性的线弹性材料，把钢筋的刚度贡献弥散到混凝土中去，有利于简化有限元分析用。(2)土体符合弹塑性材料D．P模型。(3)桩体与桩周土体之间的接触，包含接触面的法向作用和接触面的切向作用这两个部分f8]。收稿日期：2015—10—12基金项目：国家自然科学基金项目“强震TPHC管桩与承台连接节点的抗震性