扩底桩抗拔承载力的有限元分析.pdf

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1、第35卷，第1期公路工程Vo1．35。NO．12010年2月HighwayEngineeringFeb．，2010扩底桩抗拔承载力的有限元分析蒯行成，王维金，刘伟纲，董国庆(湖南大学力学与航空航天学院，湖南长沙410082)[摘要]以某典型扩底桩为具体分析对象建立有限元模型，模型中土体采用弹塑性模型，桩土界面设置接触单元，对扩底桩上拔荷载传递特性以及抗拔承载力进行分析，讨论了桩侧摩阻力分布、土体塑性区的发展以及桩长和土的性质对抗拔承载力的影响等问题。[关键词】扩底桩；抗拔承载力；有限元分析[中圈分类号】U443．15[文献

2、标识码】A[文章编号】1674—0610(2010)O1—0033—04FiniteElementAnalysisonPulloutResistanceCapacityofPileswithEnlargedBaseKUAIXingcheng，WANGWeijing，LIUWeigang，DONGGuoqing(CollegeofMechanicsandAerospace，HunanUniversity，Changsha，Hunan410082，China)[Abstract]Thefiniteelementmodelfor

3、atypicalpilewithenlargedbaseisestablished，inwhichtheelastic·-plasticmaterialmodelisusedforsoilandthecontactelementsaredefinedontheinterfacebe·-tweenthepileandthesoil．Theanalysisonthecharacteristicofupliftloadtransmittingandthepulloutresistancecapacityofthepilewith

4、enlargedbaseisperformed．Thedistributionofthefrictiononthesideofpile，thedevelopmentoftheplasticregionofsoilandtheeffectofthepilelengthandthesoilproper—tiesonthepulloutresistancecapacityarediscussed．[Keywords]pilewithenlargedbase；pulloutresistancecapacity；finiteelem

5、entanalysis抗拔桩广泛应用于道路桥梁、房屋建筑、海上海本文以某典型扩底桩为具体分析对象，采用岸工程、输变电工程等工程领域。为了提供足够的ANSYS软件建立有限元模型，模型中土体采用弹塑抗拔承载力，工程中通常采用扩底抗拔桩形式。研性模型，桩土界面采用接触单元，对扩底桩上拔荷载究和应用表明，与仅依靠桩侧摩擦力的等截面抗拔传递特性及抗拔承载力进行分析，讨论了桩侧摩阻桩相比，同样长度和截面的扩底抗拔桩能提供更大力分布、土体塑性区的发展以及桩长和土的性质对的抗拔承载力。然而，扩底抗拔桩的承载力确定一抗拔承载力的影响等问题。

6、直是工程设计的难点，目前，国内外对扩底抗拔桩的1问题描述研究尚处于探索阶段。工程设计中，扩底抗拔桩的抗拔承载力计算均图1为某实际工程中的扩底抗拔桩，圆截面，桩采用假定破裂面的极限平衡法，比如《架空送电线材料为钢筋混凝土。一般情况下，这类桩桩头受到基础设计技术规定》提供的“土重法”和“剪切轴向上拔荷载和水平荷载的作用。本文中仅考虑轴法”。这些方法的破裂面假定一般基于砂土实验，向上拔荷载，假定地基为均匀、水平各向同性的半空与实际地基特别是岩石地基相差很大，使得设计中间，于是研究对象可作为轴对称问题进行分析。对抗拔承载力的确定成

7、为困难的问题。由于接近工目前，设计中通常采用基于假定破裂面的极限程实际的试验做起来十分困难，因此试图通过试验平衡法计算抗拔承载力，例如文献[5]提供的“土重来研究扩底桩上拔过程的破坏机理是困难的，而数法”法。所谓土重法，是指当基础承受上拔力时，假值模拟方法则可能较好地揭示这种机理。定基础底板上部产生一倒锥体的土重，此土重和基[收稿日期12009一l2一O6[作者简介】蒯行成(1950一)，男，安徽巢县人，博士，教授，主要从事结构工程，岩土工程研究。公路工程35卷1r112F=3+IL÷·S[M]{5}Jl—or=0(4)在

8、ANSYS中，DP材料的主要材料参数为C和两个参数，还有一个膨胀角参数咖，，来体现体积膨胀的大小，本文取，=0。2．2扩底桩有限元模型对图1所示的扩底桩，按轴对称问题进行模拟。桩以及桩周土均采用四节点的实体单元(PLANE42)模拟，有限元模型网格如图2。桩身混图1某实际工程中的扩底桩(单位：mm)凝土