根据计算机建模可知,上倾角不能超过70°,工况Ⅱb和工况Ⅱd的主拉应力相等且为四种工况中最小,虽然工况Ⅱa的最大剪应力值为四种工况中最小值,但其主拉应力比Ⅱb和Ⅱd的要大, 工况Ⅱd的最大剪应力比工况Ⅱb的稍小一点。从图4.1可以看出,工况Ⅲd的最大主应力超出混凝土抗拉设计强度的范围比工况Ⅲc的要少。但从数值上来看,四种工况的三种最大应力变化幅度不大,所以,上倾角的变化对桩体应力状态的影响不是很大。

(2) 在其它参数均不变的情况下,改变叶片的下倾角β1,考虑表4.4所示的四种工况。
桩型参数见表4.5所示,计算结果见表4.6、图4.2所示。



由图4.2、表4.6可以看出,在工况Ⅳc时,桩体混凝土的最大主拉应力为4.1MPa,其余各工况的主拉应力均大于该工况的主拉应力,四种工况的应力分布状态很相似,超过混凝土设计抗拉强度的范围也很接近,所以从最大主拉应力值上来考虑,第三种工况Ⅳc略占优势,该工况下混凝土的最大主拉应力比其它四种工况时分别降低28.1%、22.9%、20%。
5 结 论
根据数值模拟结果,桩型参数的影响主要有以下几个方面:
(1) 增大螺距有助于减小混凝土桩体所承受的拉应力,但是应结合施工方便的因素来确定合理的螺距。
(2) 叶片宽度增大使得所需要的竖向力和扭矩值增大,桩体应力增大,影响范围扩伸;在设计时除了应该考虑到增大叶片宽度有助于提高承载力的作用外,还应该考虑增大叶片宽度对施工造成的不利影响。
(3) 叶片上倾角和下倾角的变化对桩体应力状态的影响不大,故而应根据方便施工拧进方面来优化叶片的上下倾角。
(4) 根据各参数对桩体受力分析的结果对比,综合考虑施工和承载两个阶段的因素,最终参数设计时可以采用:螺距为1.0倍桩外径,叶片宽度为60mm,上倾角为60°,下倾角为75°。
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