钻孔灌注桩建模方法

技术文章

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RFEM和RSTAB提供了不同的方法来模拟钻孔灌注桩。 一种选择是将钻孔桩显示为单值支座或铰接柱。 另一种选择是真实的建模,同时通过应用杆件弹性地基来考虑土层。 以下两个例子详细说明。 在该技术文章中没有考虑桩基承载力,表面摩擦力和土层。

第一个例子:九个钻孔灌注桩的混凝土板

混凝土板10×10米,厚度180mm由9根钻孔桩支撑,其中包括中间钻孔灌注桩在内的4根钻孔灌注桩(节点支座5)仅承受Z向作用力。剩下的两根钻孔桩围绕X轴倾斜10°(节点支座6),另外两根钻孔绕Y轴倾斜10°(一个钻孔支座7)在X和Y轴(节点支座8)上10°,使水平力在相应的方向被吸收,系统稳定。

图片 01 - 作者

系统荷载为4.5 kN /m²,线荷载分别为1.0 kN / m。

在第一个建模选项中,钻孔桩显示直的和倾斜的,单值的刚性支座,而在第二个选项中,钻孔桩被建模为具有铰接连接的梁。这两个选项只在梁的应变刚度上有所不同。

图片 02 - 在没有杆件弹性基础的情况下对选项1和2建模

第三个建模选项对应于第二个建模选项 - 在每个杆件的局部y和z方向上由杆件弹性基础延伸,模拟相应地基的弹性。

图片 03 - 使用杆件弹性基础建模选项3

输入弹簧常数,请参阅下面的文章杆件弹性基础1 :翻译和常见问题解答如何指定弹性杆件基础?

结果显示三种方案存在差异。如上所述,选项1和2在支座力方面基本没有区别,因此结果也相互对应。在给定的荷载作用下,在套管桩中产生拉力和压力,导致荷载分布相对不均匀,且荷载分布较大。选择这两个选项可以保证安全。图04显示了可视模式下一行中选项1和2的支座反力。

图片 04 - 选项1和2的支座受力在可见性模式的一行中

为了减小支座受力,使其分布更均匀,建议使用杆件弹性地基。由此产生的剪力和弯矩相对较小,因此在这里只考虑出现的法向力和支座受力。图05显示了可视模式下一行中选项3的支座反力。

图片 05 - 选项3的支座可以选择使用隶属杆件基础,在可视化模式下连续排列

示例:三根钻孔灌注桩的钢结构设计

钢结构由两根相互刚性连接的钢梁组成,每根钢梁长3米,支座长1米,在支座末端由三个单向荷载组成。在支座上可以看到三根钻孔,其中X轴和Y轴倾斜10°。

这里考虑两种建模方案:选项1没有杆件弹性地基,选项2有杆件弹性地基。

图片 06 - 等轴测图选项2

如果考虑在XZ平面和YZ平面上的结构体系,那么由于在一个公共点交叉的有效桩的有效作用线,您很快就会注意到该结构是不稳定的。

这里需要使用弹性地基。

总结

在对钻孔灌注桩结构进行建模时,有或没有杆件弹性地基的两种方法可以得出不同的结果。没有杆件弹性地基的选择对于桩的法向力是不利的,而杆件弹性地基的选择通常更经济。在结构刚度不足的情况下,必须使用杆件基础,只要不存在任何其它的水平加固。

关键词

钻孔桩 杆件弹性地基 铰接柱 加固

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