扩底桩抗拔承载力的有限元分析.pdf

第35卷,第1期
公路工程
Vol35. No I
2010年2月
Highway Engineering
Feb.,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
溯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
中日分类号]U443.15[文献标识码]A
[文章编号]1674-0610(2010)01-0033-04
Finite Element Analysis on Pullout Resistance Capacity of
Piles with Enlarged Base
KUAI Xingcheng, WANG Weijing, LIU Weigang, DONG Guoging
College of Mechanics and Aerospace, Hunan University, Changsha, Hunan 410082, China
I Abstract] The finite element model for a typical pile with enlarged base is established
the elastic-plastic material model is used for soil and the contact elements are defined on the interface be
tween the pile and the soil. The analysis on the characteristic of uplift load transmitting and the pullout
resistance capacity of the pile with enlarged base is performed. The distribution of the friction on the side
of pile, the development of the plastic region of soil and the effect of the pile length and the soil proper
ties on the pullout resistance capacity are discussed
Key words] pile with enlarged base; pullout resistance capacity; finite element analysis
抗拔桩广泛应用于道路桥粱、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
抗拔承载力的影响等问题。
直是工程设计的难点,目前,国内外对扩底抗拔桩的
研究尚处于探索阶段-4。
问题描述
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。所调土重法,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]2009-12-06
[作者簡介]蒯行成(1950-),男,安徽巢县人,博士:,教授,主要从事结构工程,岩土工程研究。