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新型预制螺旋桩型参数对桩体受力影响的数值分析
发表时间:2007-2-26 东北大学资源与土木工程学院 梁力 贾志杰 董天文   来源:e-works
关键字:螺旋桩 基础工程 混凝土结构 有限元法 ansys 
新型预制螺旋桩可以有效解决严寒地区打桩和冬季现浇混凝土施工造价高、能源浪费大、噪音污染大、基础安全性难于保证等问题;由于试验造价昂贵,必须寻求一种可行的方法来解决设计问题;本文利用ANSYS计算机辅助工程软件,对其力学性能进行了三维数值仿真分析,并对桩体的参数进行了优化设计,为其工程应用提供了设计依据。

3 螺旋桩基叶片宽度对桩体应力分布的影响

    在桩内径和其它参数均不变的情况下,改变叶片宽度,即改变桩体外径D,考虑表3.1所示的四种工况:输入桩型参数见表3.2所示,计算结果见表3.3、图3.1所示。

    在叶片宽度变化的四种工况中,随着叶片宽度的增大,桩体旋进所需要的扭矩越来越大,所需要的竖向力也越来越大。三种应力随叶片宽度的增大而增大。由图3.1可知,主拉应力超过混凝土抗拉设计强度的范围随叶片宽度的增大而向下延伸,并且在叶片与桩芯连接部位的影响范围也随之扩大;桩芯外表面剪应力均未超过混凝土的强度,而从工况Ⅱc到工况Ⅱd在叶片与桩芯连接部位的剪应力在增大。

    从以上的分析中可以看出,叶片宽度的变化对桩体在施工阶段受力形态的影响较为明显,随着叶片宽度的增大,所需的扭矩和竖向力增大,桩体主拉应力、剪应力和主压应力也都在增大,并且主拉应力超过混凝土设计强度的范围向下延伸。但是主压应力和剪应力均未超过C60混凝土的抗压强度和抗拉强度,造成桩体破坏的主要原因是主拉应力超过了混凝土的抗拉设计强度。众所周知,加大叶片宽度可以提高桩的承载力,但是,在考虑承载能力的同时,也应考虑增大叶片宽度对桩体施工造成的不利影响。

4  螺旋桩基叶片倾角对桩体应力分布的影响

    (1) 在其它参数不变的情况下,改变叶片的上倾角β1,考虑表4.1所示的四种工况:

本文系e-works专稿,未经授权严禁转载。
 
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责任编辑:蒋汉桥