混凝土桩的轴向和侧向加载00

1、混凝土桩的轴向和侧向加载8 - 18混凝土桩的轴向和侧向加载8.1问题陈述单一的挠度反应混凝土桩基础计算加载在两种轴向和横向方向。首先受到桩100 kN的轴向载荷,然后桩的水平移动的最大位移4厘米。的关系轴向加载来确定桩的极限承载力,侧向挠度曲线计算曲线。桩直径0.6米,长5米,是嵌入在一个均匀粘土层。的地下水表面的深度5.5米。混凝土桩和土的性质总结在表8.1。表8.1混凝土桩基础的粘土材料属性混凝土桩土干密度2500 kg / m3 1230 kg / m3湿密度1550 kg / m3弹性:杨氏模量25.0 GPa 100.0 MPa泊松比0.20 - 0.30体积弹性模量13.9 GP

2、a 83.33 MPa剪切模量10.4 GPa 38.46 MPa强度属性:凝聚力30 -0.0摩擦角8.2建模过程通过桩轴垂直平面是一个对称面分析。的坐标轴FLAC3D软件模型位于桩的顶部的起源和z轴面向桩轴而上。模型网格如图8.1所示。模型的顶部,在z = 0,一个免费的表面。模型的基础,在z = 8米,在z三个方向是固定的,和辊边界对模型的侧面,在x | | = 8米和y = 8米。桩的轴向承载力是一个函数的表面摩擦阻力沿桩身和结束在桩端承载力。皮肤的摩擦阻力是由把一个建模桩墙和粘土之间的接口。摩擦和凝聚力的属性界面代表混凝土和粘土之间的摩擦阻力。对于这个示例,摩擦20角和凝聚力30 k

3、Pa被假定为接口的属性。第二个界面被放置在桩头和粘土。FLAC3D软件2.1版本8 - 2示例应用程序FLAC3D软件2.10伊塔咨询集团有限公司美国明尼阿波利斯、锰11918步模型视角15:01:16 Mon 2002年3月18日中心:X:0.000 + 000Y:3.344 + 000Z:-2.753 + 000旋转:X:20.000Y:0.000Z:0.000距离:4.824 e + 001杂志:1盎。:22.500轴LinestyleXYZ块组粘土桩图8.1应用FLAC3D网格垂直和侧向加载的混凝土桩粘土为了安装接口,表示粘质土壤的网格创建的接口附在欧元区面临的边界与桩(墙和小费)。一

4、堆网格分别创建,然后搬到接触界面。图8.2显示了堆网格和桩前的粘土网格网格移动接触接口。模型第一次带到一个平衡应力状态下重力加载之前桩的安装。创建一个水平水位在z = -5.5米,湿密度黏土被分配给下面的区域地下水位。下一阶段的分析模型桩的安装后进入平衡。安装建模通过改变属性的堆区域属性代表代表粘土材料混凝土桩材料。垂直应力分布在平衡状态,包括的重量,图8.3所示。FLAC3D软件2.1版本混凝土桩的轴向和侧向加载8 - 3FLAC3D软件2.10伊塔咨询集团有限公司美国明尼阿波利斯、锰设置:模型视角14:18:27 Mon 2002年3月18日中心:X:0.000 + 000Y:3.344

5、+ 000Z:-2.753 + 000旋转:X:20.000Y:0.000Z:0.000距离:4.824 e + 001杂志:1盎。:22.500素描Magfac = 0.000 e + 000Linestyle轴LinestyleXYZ图8.2桩和粘土土网格FLAC3D软件2.10伊塔咨询集团有限公司美国明尼阿波利斯、锰11918步模型视角21:22:04 Mon 2002年3月18日中心:X:0.000 + 000Y:3.344 + 000Z:-2.753 + 000旋转:X:10.000Y:0.000Z:0.000距离:4.824 e + 001杂志:1盎。:22.500轮廓的SZZMa

6、gfac = 0.000 e + 000梯度计算-1.0684 e + 005 - -9.0000 e + 004-9.0000 e + 004 - -8.0000 e + 004-8.0000 e + 004 - -7.0000 e + 004-7.0000 e + 004 - -6.0000 e + 004-6.0000 e + 004 - -5.0000 e + 004-5.0000 e + 004 - -4.0000 e + 004-4.0000 e + 004 - -3.0000 e + 004-3.0000 e + 004 - -2.0000 e + 004-2.0000 e +

7、004 - -1.0000 e + 004-1.0000 e + 004 - 0.0000 e + 0000.0000 e + 000 - 7.8725 e + 000间隔= 1.0 e + 004轴LinestyleX YZ图8.3轮廓垂直应力的初始应力状态,包括桩的重量FLAC3D软件2.1版本8 - 4示例应用程序这有助于分析知道的地址现顶部的促进加载桩和桩监测响应。一条鱼函数,找到添加,现用于发现这些地址并将它们存储在一个链表,供以后使用。桩的极限承载力的计算采用垂直轴向方向速度的顶部。的速度是通过应用“斜坡”即。的边界条件是线性从零增加到所需的值。这是特别有用的这个问题,因为大的刚度

8、对比混凝土和粘土,产生一个大对比该模型的自然周期。成千上万的步伐是必需的传播通过模型加载,因为关键的步伐是控制的高混凝土的刚度。如果应用速度突然,惯性效应将占主导地位最初,让它更加难以识别系统的稳态响应。鱼斜坡函数用于速度应用于桩顶现确认的发现添加。鱼函数z上计算桩的顶部轴向应力和商店作为一个历史的价值。阴谋的轴向压力和轴向位移,桩顶部所示图8.4速度的条件作为斜坡从0.0到108 30000多个步骤。注意,只有少量的振荡是观察到的最初反应。结合阻尼是用于分析的这个阶段,因为这种类型的阻尼有效地降低动能模型规定的负载条件。为应用加载速度,速度的组件的大多数现不会改变的迹象。当地阻尼不是有效的这

9、种情况因为mass-adjustment过程取决于速度sign-changes。(见部分1.1.2.7理论上和背景。)FLAC3D软件2.10伊塔咨询集团有限公司美国明尼阿波利斯、锰236918步21:37:39 Mon 2002年3月18日历史0.2 0.4 0.6 0.8 0.4 1.2 1.4 1.6 0.6 2.0x10 30.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1x10 64 zs_top(鱼功能)Linestyle-1.795 e + 003 1.169 e + 006Vs。2牧师Z-Displacement全科医生3726人1.955 e - 010

10、 2.191 e - 003图8.4在桩顶轴向应力和轴向位移FLAC3D软件2.1版本混凝土桩的轴向和侧向加载8 - 5图8.4表明,桩的极限承载力约为1.1 MPa。的桩端轴承的极限容量是一个功能和皮肤(摩擦)摩擦阻力。为例子,如果接口凝聚力是设置为0,那么唯一的阻力是由桩提供小费,计算极限容量大约0.3 MPa。建议计算桩承载力进行比较,以确定适当的现场试验结果用于界面强度属性的值。从最初的重力加载状态分析重复计算响应的100 kN的轴向载荷。这种加载可以通过应用0.354 MPa的轴向应力桩顶部。应用压力是3.1倍小于轴向极限能力。对于这个装载时,桩顶向下移动0.32毫米。模型后带到10

11、0 kN轴向加载平衡,桩顶然后感动横向偏转的4厘米。这是通过在桩应用水平速度顶部。坡道载荷是不习惯在这个阶段,因为加载的惯性影响小的方向。为了优化数值模拟,伺服控制算法(鱼函数伺服在使用“SERVO.FIS”)。桩顶的速度是为了维持控制的不平衡力(上下)规定的范围之内。横向force-deflection曲线对桩的顶部如图8.5所示。横向负载需要生产4厘米的偏转是大约300 kN。桩的位移土的塑性状态在这个阶段是如图8.6所示。FLAC3D软件2.10伊塔咨询集团有限公司美国明尼阿波利斯、锰862444步09:26:14星期五2002年3月29日历史0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.

12、0 3.5 2.5x10 20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8x10 58 tot_reac牧师(鱼符号)Linestyle0.000 e + 000 2.945 e + 005Vs。3726 X-Displacement全科医生1.021 e - 009 4.045 e - 002图8.5侧向力与桩的侧向位移FLAC3D软件2.1版本8 - 6示例应用程序FLAC3D软件2.10伊塔咨询集团有限公司美国明尼阿波利斯、锰862444步模型视角09:31:20星期五2002年3月29日中心:X:0.000 + 000Y:4.000 + 00

13、0Z:-3.950 + 000旋转:X:20.000Y:0.000Z:0.000距离:4.824 e + 001杂志:1.95盎。:22.500阻塞状态没有一个shear-n shear-pshear-n shear-p tension-pshear-n tension-n shear-p tension-pshear-pshear-p tension-ptension-n shear-p tension-ptension-n tension-ptension-p位移最大= 4.816 e - 002Linestyle图8.6桩位移和塑性状态的土壤在4厘米横向偏转一条鱼创曲线(py文件”功能。

14、FIS”示例8.3)用于监控土壤反应桩的侧向位移。创pressure-displacement曲线创建表关系(“py-curves”)在不同的位置沿桩。计算py-curves所示图8.7。表1是桩的顶部和底部表11。横向负载测试需要大约35小时在1.0 GHz Pentium III计算机所需的0.4厘米的挠度。长时间运行时刚度高对比的结果粘土和混凝土之间的材料。FLAC3D软件2.1版本混凝土桩的轴向和侧向加载8 - 7FLAC3D软件2.10伊塔咨询集团有限公司美国明尼阿波利斯、锰862444步09:37:31星期五2002年3月29日表-0.5 0.0 0.5 1.0 0.0 2.0 2

15、.5 3.0 0.5 4.0x10 2-3.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.5x10 51 z = 0.0Linestyle1.255 e + 002 1.011 e + 0052 z = -0.5Linestyle-7.037 e + 000 1.132 e + 0053 z = -1.0Linestyle-1.454 e + 002 1.417 e + 0054 z = -1.5Linestyle-3.411 e + 002 1.580 e + 0055 z = -2.0Linestyle-5.285 e + 002 1.614 e + 0056 z

16、 = -2.5Linestyle-8.085 e + 002 1.516 e + 0057 z = -3.0Linestyle-9.970 e + 002 1.245 e + 0058 z = -3.5Linestyle-4.677 e + 003 7.538 e + 0049 z = -4.0Linestyle-6.959 e + 004 7.489 e + 00010 z = -4.5Linestyle-1.392 e + 005 1.655 e + 00111 z = -5.0Linestyle-3.546 e + 005 3.211 e + 002图8.7沿桩等距PY-curves上午

17、11点FLAC3D软件2.1版本8 - 8示例应用程序8.3数据文件的清单示例8.1 PILE.DAT,- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -;垂直和水平;桩在粘土加载;,- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -创区radcyl p0(0,0,0)p1(0,0)p2

18、(0,0,5)p3 0 0,8日&p4(8,0,5)p5(0、8、5)p6(8、8 0)第七(8、8、5)&p8(几率),0,0)必须(抗性,0,0)p10(几率),0,5)侯(0,几率),5)&我们尺寸3 10 6 15比1 1 1 1.15创区radcyl p0(0,0,5)p1(8,0,5)p2(0,0,8)p3(0、8、5)&p4(8,0,8)p5(0、8、8)p6(8、8、5)第七(8、8、8)&p8(几率),0,5)必须(0,几率),5)p10(几率),0,8)侯(0、图表8)&我们尺寸3 6 6 15比1 1 1 1.15创区反映dd 270下降90组粘土;界面一脸汽缸end1范

19、围(0,0,0)end2(0,0,-5.1)半径。31日&汽缸end1(0,0,0)end2(0,0,-5.1)半径。29日不接口2面缸end1范围(0,0,-4.9)end2(0,0,-5.1)半径。;创区共青团p0(0,0,6)p1(几率),0,6)p2(0,0,1)p3(0、图表6)&p4(几率),0,1)p5(抗性,0,1)&尺寸3 10 6创区共青团p0(0,0,6.1)p1(几率),0,6.1)p2(0,0,6)p3(抗性,0,6.1)&p4(几率),0,6)p5(0、图表6)&尺寸3 1 6创区反映dd 270下降90范围z 1 6.1群桩范围z 1 6.1ini z增加-6.0

20、范围群桩保存pile_geom.sav;模型组粘土莫尔范围支持批量8.333 e7剪切3.846 e7 coh 30000 fric 0组粘土范围这个联盟范围群桩模型支持批量8.333 e7剪切3.846 e7范围群桩接口1道具kn 1 e8 ks 1 e8 fric 20 coh 30000接口2道具kn 1 e8 ks 1 e8 fric 20 coh 30000;ini窝点1230范围组粘土ini窝点1230组桩范围模型空z范围-0.1 - 0.15;FLAC3D软件2.1版本混凝土桩的轴向和侧向加载8 - 9修正z z范围-8.1 - -7.9修正-8.1 x -8.1 x范围修正7.

21、9 x 7.9 x范围修复y y -范围。1 1。修复y y范围7.9 - 8.1设置格拉夫0 0 -10ini szz 0。研究生0 0 12300。范围z -5.5 0。ini szz 17600研究生0 0 15500 z 8 -5.5ini sxx 0。研究生0 0 5271.4 z范围-5.5 0。ini sxx研究生0 0 7542.86 6642.86 6642.86 z范围8ini sxx添加31428.6研究生0 0 5714.3 5714.3 z范围8ini syy 0。研究生0 0 5271.4 z范围-5.5 0。ini syy研究生0 0 7542.86 6642.8

22、6 6642.86 z范围8ini syy添加31428.6研究生0 0 5714.3 5714.3 z范围8;水密度1000正常水位起源0,0,-5.5 0 0 1ini窝点1550 z范围8 -5.5嘘unbal;1.解决老鼠e-6保存pile0.sav;这个联盟范围群桩模型支持批量13.9 e9剪切10.4 e9范围群桩ini窝点2500组桩范围叫find_add.fis1.解决老鼠e-6保存pile1.sav;ini状态0ini xdi 0 ydis 0 zdi 0;,监控竖向荷载在桩帽def zs_top广告= top_headzftot = 0.0循环而广告#空gp_pnt = mem(广告+ 1)zf = gp_zfunbal(gp_pnt)zftot = zftot + zf广告= mem(广告)endloopzs_top = zftot / 0.1414结束0.05修正z z范围。15组桩FLAC3D软件2.1版本8 - 10的例子应用程序;def坡道while_stepping如果步骤 0.05新= get_mem(2)mem(新)= top_headmem(+ 1)= gp_pnttop_head =新endifgp_pnt = gp_next(gp_pnt)endloop结束find_addF