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《基于﹢ANSYS﹢變截面樁受力性能分析》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、2016年第3期(總第180期)江西建材應(yīng)用研究基于ANSYS變截面樁受力性能分析■盧繼明,王飛■上海城建市政工程(集團)有限公司市政公用工程設(shè)計院,上海200125摘要:變截面樁是指樁身截面在樁長某個范圍沿樁軸線呈線性變化的樁。本同地質(zhì)的土層,應(yīng)將地面或最大沖刷線以下hm=2(d+1)深度內(nèi)的不文利用ANSYS有限元分析軟件,依據(jù)工程實例研究,以數(shù)值模擬分析為同地質(zhì)層換算成一個平均m值來替代樁基深度的m值,式中d為樁的主,根據(jù)不同的變截面樁基參數(shù)的取值,建立有限元分析模型,得到不同直徑。若hm深度內(nèi)含不同類型地質(zhì)為兩層時,則參數(shù)的影響下變截面樁樁身受力性
2、能及對承臺的內(nèi)力與應(yīng)力的變化趨2m1hi+m2(2hi+hj)hj勢。m=(11)2hm關(guān)鍵詞:變截面樁數(shù)值模擬受力分析有限元模型對于樁的計算寬度換算為實際工作條件下的樁的計算截面寬度b1。為改善傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)的受力性能,研究承臺在承受相同外荷載的作當(dāng)d1.0m時b1=kfk(d+1)(12)用下結(jié)構(gòu)設(shè)計更趨優(yōu)化,從而節(jié)省工程造價,本文根據(jù)實橋樁基礎(chǔ)進行當(dāng)d<1.0m時b1=kfK(1.5d+0.5)(13)變截面樁的受力分析,并與傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)進行分析比較,探討變截面樁式中:b1—樁基的計算寬度(m),b12d;的使用性能。kf—形狀換算系數(shù):1變截
3、面樁的有限元模擬k—樁間相互影響系數(shù)?;冢粒危樱伲訌姶蟮那疤幚?、加載和求解及后處理功能,本文采用(2)土對樁基的作用溫克爾地基模型,運用LINK10單元的獨特受力性能來模擬樁在土中地基土對樁基的作用分為樁側(cè)摩阻力和樁端支承力。在ANSYS的作用。的模擬分析中,link10單元的剛度來實現(xiàn)土對樁基的作用。樁側(cè)極限1.1群樁、樁頂承臺的模擬摩阻力的計算公式為:ANSYS中鋼筋混凝土有限元模型根據(jù)鋼筋的處理方式主要分為1三種,即分離式、分布式和組合式模型。本文考慮鋼筋和混凝土之間的[Pz]=Uhnιn(14)2粘結(jié)和滑移,則采用引入粘結(jié)單元的分離式模型;A
4、NSYS中Solid65單式中:U—樁身的周長(m),按成孔直徑計算;元被稱為三維加筋混凝土實體單元,故本模型采用Solid65單元來模擬hn—樁在承臺底面或最大沖刷線以下的第n層土中作用長度承臺和樁基。見圖11。(m);ιn—樁在承臺底面或最大沖刷線以下的第i層土層對樁的側(cè)摩阻力。根據(jù)上式所求出樁的極限摩阻力,再根據(jù)下式求出邊界元數(shù)值k′。[Pz]k′=(15)△式中:△—相對位移值(m),隨土的性質(zhì)不同而取相應(yīng)的值,一般?。叮恚碜笥业臄?shù)值。2變截面樁的計算分析依據(jù)安徽省符夾線接線橋梁12號橋墩傳下的荷載作用為實際工程背景。橋址處的地質(zhì)土層為沖積黃土
5、狀土、砂性土、圓礫土。變截面圖11樁和承臺的模擬樁的樁身及承臺采用C30混凝土,變截面樁主受力鋼筋采用直徑為1.2樁基中普通鋼筋的模擬25mm,箍筋直徑為12mm的HPB400鋼筋。利用有限元分析法建立鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模型主要包括三種方式:本次變截面樁受力性能模擬計算,分析了6組不同樁間距的變截組合式、分離式和整體式。根據(jù)樁基的實際受力,本文采用分離式建模面樁,依次為40m、50m、55m、60m、65m、70m。根據(jù)ANSYS計算方式,用link8單元來模擬基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋,該單元為3D桿單元,,ANSYS分析結(jié)果,本文以變截面樁基礎(chǔ)的承臺第一主
6、拉應(yīng)力和樁身的第一主中該單元用以模擬承受軸向拉壓,且每個節(jié)點含有沿節(jié)點坐標(biāo)系x、y、z壓應(yīng)力及第一主拉應(yīng)力隨著樁頭直徑、樁間距的變化情況,并將變截面方向的平動自由度。見圖12。樁的分析結(jié)果與同條件等截面樁的結(jié)果進行比較,得出結(jié)論。見表1。表1變截面樁樁身參數(shù)變截面樁頭直徑樁底直徑樁頭角變截面樁等截面樁樁編號d1(m)d2(m)度α()頭高h1(m)身高度h2(m)11601008532003502190100126820035032201001670200350424010019292003505270100
7、2303200350圖12樁內(nèi)鋼筋的模擬630010026572003501.3基ANSYS的樁土作用效應(yīng)模擬73401003096200350(1)地基土彈簧剛度的計算83901003594200350根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTGD63-2007)非巖石94401004036200350類土的m值和m0值。對于地基土彈簧剛度計算時,若樁基側(cè)面為不·6·21承臺的第一主拉應(yīng)力力較為有利。利用ANSYS進行有限元數(shù)值分析得到上述變截面樁基礎(chǔ)與同條2.2樁身的第一主壓應(yīng)力件的等截面樁基礎(chǔ)的承臺第一
8、主拉應(yīng)力變化云圖,如下圖所示:(1)樁基樁身的第一主壓應(yīng)力云圖①等