桥梁微型群桩桩土相互作用模拟分析

孟庆峰,王敏贤,王慧东

(1.石家庄铁道大学土木学院,石家庄 050043;2.石家庄铁道大学四方学院,石家庄 050043)

1 概述

传统的桥梁群桩计算理论包括群桩承载力和群桩沉降计算两部分[1],这两部分在计算时互不相关。而事实上,由于土的力学性质的复杂性,群桩基础的总体荷载-位移曲线为缓变型,这个结论已经在理论上和实践中都得到了证实。因此,对于群桩,尤其是桥梁微型群桩基础,虽然总体荷载-位移曲线还处于缓变阶段,但是群桩的沉降已经不能满足上部结构变形的要求。

微型群桩基础在受竖向荷载后,由于应力叠加导致桩-土体系发生变化,进行群桩桩土的相互作用分析最好的方法是试验,但对于群桩做试验是比较难实现的[2]。因此,需要建立数值方法分析模拟群桩变化情况。以往的桥梁桩总是按支撑全部荷载而设计,忽视了连续的桥梁桩承台和全部桩之间土承载力的任何影响;因此,对于微型群桩,需要建立起基于功能要求的群桩理论分析及设计模式。计算方法首先是建立群桩及岩土体的力学模型,通过计算得到其应力场、位移场,以研究群桩的受力变形规律。

2 ANSYS模拟分析计算

对于大多数群桩基础来说,主要是由于桩周土体出现大片塑性区,使得群桩位移过大而影响结构物的使用功能,此时桩与承台仍处于弹性变形阶段。土的非线性对计算结果的影响很大,而考虑桩及承台的弹塑性对分析结果的影响较小[2]。基于以上考虑,在对群桩基础进行弹塑性分析时,只考虑土的弹塑性,而假定桩及承台处于弹性阶段[3],这样已足以达到工程精度要求。……