基于ANSYS的组合荷载作用下水平受荷桩的有限元分析

李平均, 郭小刚, 傅文桥



基于ANSYS的组合荷载作用下水平受荷桩的有限元分析

李平均, 郭小刚, 傅文桥

(湘潭大学土木工程与力学学院, 湖南湘潭, 411105)

根据泰州市郊某一拟建工程中桩的水平静载试验数据, 运用有限元分析软件ANSYS, 对水平荷载单独作用下的单桩进行了三维有限元数值模拟与分析, 并在此基础上对模型进行改进, 研究了组合荷载作用下桩的工作性状。主要分析了水平荷载、轴向荷载、桩的抗弯刚度、桩径以及自由段桩长对桩身响应的影响。研究结果表明: 桩身水平位移和弯矩随着水平荷载和轴向荷载的增加而增大, 且当水平荷载较大时, 轴向荷载作用引起的–效应(轴向荷载引起的附加位移)比较明显, 其随自由段桩长的增加而增大, 随抗弯刚度和桩径的增加而减小。

水平荷载; 组合荷载; 桩; ANSYS

在港口、码头、大桥梁、海上油田开采平台、基坑开挖与支护、滑坡的防护等工程中, 桩基础[1]不仅要承受竖向荷载, 更多的还要承受较大的水平荷载、倾斜荷载[2–3]或力矩的作用。这种水平荷载和组合荷载[4–5], 对建筑物和基础都将产生不同程度的影响, 如四川省渡口铁路支线103站大滑坡问题, 采用65根抗滑桩并设置相配套的排水沟、盲沟、支撑渗沟等防护措施, 才将滑坡问题解决。

目前, 国内外关于桩的研究, 一般是将水平荷载和轴向荷载分开单独研究, 对承受水平荷载[6–9]和轴向荷载共同作用桩的研究还比较少。因此, 研究组合荷载作用下桩的工作性状具有非常重要的实际意义。……