基于ANSYS 的水平受載樁樁身受力性能的研究

王文晉 王成薈

1 水平受載樁的研究現(xiàn)狀

隨著我國公路橋梁、港口、碼頭、大壩以及工業(yè)與民用建筑等事業(yè)的高速發(fā)展，鋼筋混凝土基樁得到了廣泛地應用［1］。目前對基樁的豎向承載力研究較為成熟，而對水平荷載作用下的混凝土基樁的研究相對較少。雖然相關(guān)規(guī)范對水平荷載下基樁的設(shè)計做了規(guī)定，但其計算理論仍較欠缺。當前對水平荷載下基樁受力的研究普遍集中在樁頂受力情況下樁土相互作用體系的研究，而對于樁身水平受荷的研究少之甚少［2］。

針對這一問題，本文對樁身承受水平荷載作用時混凝土基樁的受力性能進行了研究。

2 算例分析

本文選用某工程樁為算例，樁長L=12 m，截面為圓形，樁直徑d=0.5 m，樁的彈性模量 Ep=2.4 MPa，質(zhì)量密度 ρp=2 500 kg/m3。土為層狀分布，土層參數(shù)見表1。表1中ρ為土的質(zhì)量密度，kg/m3;v為土的泊松比;E為土的彈性模量，Pa。

表1 算例數(shù)據(jù)表

3 ANSYS模型的建立

ANSYS材料類型豐富，單元模型很多，找出適宜的材料對數(shù)值模擬結(jié)果起到?jīng)Q定性作用，本文對材料單元與性質(zhì)的選取與討論如下。

混凝土本構(gòu)模型種類繁多，大體可分為線彈性模型、非線性彈性模型、塑性理論模型和其他力學理論的本構(gòu)模型四類［3］。其中研究最多是非線性彈性和彈塑性模型，其他兩類研究得較少。本文選取了非線性彈性模型，通過應力應變關(guān)系定義混凝土材料。

有限單元法中，土的本構(gòu)模型直接影響到解的精確度。常用的土體本構(gòu)模型有以下幾種［4］:線彈性本構(gòu)模型、非線性彈性模型、彈塑性本構(gòu)模型、粘彈塑性本構(gòu)模型?！?br>