设计小组合集

课题研究背景及其意程着新的更高的要求。这一点在桥梁建设中尤为突出，而大直径桩因其广阔的适产生震颤，噪声小，并且不会挤压周边土体，对周边小，因此得到了广泛应现如今由于技术发展和工程的实际需要，往往采用直径和长度较大的钻孔灌由于技术无法直接在地面钻孔灌注桩的施工过程，浇筑完成后又不可以采用本课题的研究内容及方和只适用于简单情况的理论求解法，最终决定采用有限元限元进行分析计算，将其结果与已知的试验数据比较分析，并结合其他相关因素后，最终给出结论。研识，借阅有限元ANSYS的书籍了解其理论和建模计算的基本方法，熟悉其操作。ANSYS1#试验桩加载破坏试验。桩路建立合理的桩－同工作的有限元模型，进行桩土模型的非线性分析。首先建立本课题的构本由任务书、正文、开题报告以及外文翻译四部分组成，其中正文包括绪论、大直径钻孔灌注桩概述、Ansys计算简介及Ansys在基础工程中的大直径钻孔灌注桩的简骨架放入、最后灌入混凝土做成的桩。根据成孔方式的区别，可分为钻孔桩、沉所不具备的。大当对其采用底部扩大的工艺时，其桩端土性能的发挥更也更有利；钻孔灌注桩的发展在二战后经济复苏与发展的时代背景下，人发明大功率钻孔设备并把这种设1970年左右，这种技术便在世界范围内开来并蓬勃发展。中国于19世纪70年代引入该技术，并将其首次使用在在省蚌埠大桥的桥70公分左右的孔，然后放置钢筋笼，浇铸混凝土。这种相对原始的方法取得了很好的成果。后来这项技术在省青梅河和黑河的两座桥上得到再次应用。1965年在土木行业的技术交流会议上，钻孔灌注桩技术被认定为重大创新性工艺，得到了在土木范围内推广的机会。这种钻孔灌注桩，所需设备简易，在施工形式上改水业为水上作业，解决桥梁水下桩基的修建问题，与原有的施工方式相比，具有十分显著的技术性和经济性，所以很快被各地技术所采纳和学习，成为大部分土木工程的首选技术。随后辽宁、河北、、云南等省的和技术组成专项调研组，对钻孔注桩的设计、施工进行全程研究。研究共收集100余根桩的资料进行整理、分析，140cm47m。最终这项调研任务完成得相当出色，所得成果被纳入我国交通部颁布的多部技术规范之中。而且我国的钻孔灌注桩设计方法，也因此有了具体的规范，这对促进钻孔灌注桩的发展和应用都起到了巨大的作用。大直径钻孔灌注桩的施工工Benote管内挖土，放置钢筋架，混凝土浇铸管，灌注混凝土，抽出套管，完工。特点：在套管作用下,桩的横断面大小不会削减,不过套管在水位以下时,会导致水位(二)挖，导管，增大孔径，放入钢筋架，混凝土浇铸管，浇灌混凝土，抽出导管，完工。特点：采用此工艺,孔壁上的泥水膜厚度增加导致泥水所占的重量增大,沉淀速(三)反循环钻孔与旋转钻孔不同的是其钻孔过程中水位高于水位,所以可以利用泥浆进行孔壁保护。施工程序为：特殊油泵下的冲击式抓斗开挖，套管，接长钻杆挖至支承层一定深度，适度提起钻杆,旋转同时抽出泥水,放置钢筋架，混凝土浇注管替换为长钻杆,用空气泵再次处理底部泥水，卸下长钻杆灌入混凝土，抽出导管，，完工。特点：松动了孔壁和桩周围地基,(四)打井施工法是典型的人工钻孔工艺它利用衬板、环形模板和薄钢板充当孔壁挡土材料,依靠人工挖土。这种工艺一般上情况下不能用于水位以下的位置使用，否则需要用抽水泵排尽积水后才能使用。而且孔成型后,为了防止孔底风化和破碎,应钻孔灌注桩的特荷载可将其设计成抗弯性能强的变截面桩。1000-10000KN之间，因此出现了一柱一桩的特殊情况，这样的话不需要设计承台，简护桩，也可以作为建筑的承重墙等性结构。可以根据土体情况和荷载情况合理配筋，省去预制桩的制作、、打入等钻孔灌注桩具有较强的承载力，难以通过常规加载破坏试验测定其极限值，因此目前未能完全研究清楚各类钻孔灌注桩的受力、变形和破坏的机制和原理。钻孔灌注桩的发展方展，下面的一些发展方向应该引起的重视：为满足高、和特殊结构建筑物承载力的需要，桩的直径和长度越做越大。例如，某项目钻孔灌注桩，桩径为1200mm，桩长为78.4m；长江大桥主148m3m。.9作负担更轻，因此在国内外获得一致好评并被全面开发应用。扩底方法也有钻、夯、0余种。向解决成孔方向发例如，东京成立了钻孔工艺，它由52家基础工程公司联合创建，研究发明出20多种大直径钻孔法，其中回转钻孔法3种、冲击钻孔法5种、管回转钻79种。国内许多公司也积极进行研究并发明出多种岩层钻孔虽然在水源丰富、土质偏软的地区泥浆护壁法被大量使用，但泥浆排除的困难，成为次生公害，令技术伤透脑筋。而利用钻斗干取土钻孔，不会产生泥浆，大直径钻孔灌注桩的计算目前单桩沉降变形计算的理论方法主要有：(1)(2析法；()剪切位移法；(我国公路桥规简化法等；（）有限元法。前四种理论方在各自不同的假设范围内进行计算，各有优缺，但均只适用于简单结构在简单边界下的分析，对于工程实际的复杂结构和边界无法求解或即使能得出理论界，但远远偏离实际情况。而有限元方法具有如下优点：可以分析形状复杂、材料组成多样的工程结构；可以应对复杂的边界条件；可以保证工程精度在规定范围之内；可以直接在结构的力学模型上进行离散化，保真度高；具有相对固定的分析计算操作方法和顺序，易于学习掌握。所以对于本研究课题采用有限元方法进行计算和分析。而接触最多的有限元便是SS，下一章详细介绍SS的相关内容并开始正式进入 的 内容。Ansys计算简ys可以处理力、热、声、光、电、磁及其组合等多方面问题并完成其分析计算。故其广泛应用在航空航天、土木、交运、机械、电子、能动、水利、生物、医学的科研和教学等领域。ys过一系列命令流或鼠标操作建立需要的几何实物模型。既能智能的自动划分网格，也可按照用户的实际规定划分网格。内含多种求解器，非线性处理分析能力强大，同时能调取任意节点和单元的相关数据，然后将其以图形、表格和动画模拟等方式显示出来。ys出来。3.1.2Ansys1、建立有限元模型：一般来说首先会采用定义关键点的位置，连点成线，由2、加载和求解：模型建立完成后首先要对其与边界的联系进行描述，即施加约束或支撑。之后要根据实际的受力情况在有限元模型上添加外部荷载，ys按物理规定5类：集中力、面均布力、体均布力、惯性力和其中两种或多种的组合。之后应根据自己的需要确定分析的类型。ys能进行静态、模态、瞬时谐振态、频谱、屈曲以及子结构的7种状态分析。定义分析类型后就要利用ys系统内自带的求解器对已经施加工况的有限元模型进行求解。求解的原理就是通过有限元方法建立方程组并计算其结果。3、结果后处理：Ansys可进行两个方面的后处理，分别采用不同的后处理器。通用后处理器POST136秒时的位移、速度与加速度等。时间历程后处理器010秒之间的变3.1.2本用到的Ansys命令介通常来说可采用两种方式操作ys，即鼠表和命令流输入方式由于第式相对繁琐，不易修改，不适用于大型任务，本课题中涉及ys操作时全部采用编写命令流调用的方式，且由于ys可识别执行令不胜枚举，涉及面也颇广，所以下面我只简单介绍下自己在实际操作过程中用到令。 如:et,2,plane21。把二号单元的类型设为plane21 l

如：k,2,3,5。在坐标（3，5）如；l，3，4，535如：asel,s,,,1,5,2152，1，3，5 31

规定线上单元长度。如：lesize,1,0.5。10.5 lssolve-----------------荷载步并求解 set---------------------荷载子步结果 模型尺寸及材料参数的选模型以交通学院于6月所做的益阳资江二桥1#大直径钻孔灌试验桩加载破坏试验的先关数据为依据，整个模型建立、约束添加、施加荷载，计算和处理的全过程均在编写命令流进行操作的基础上完成，方便修改数据，减少相似操作所耗费的重复时间，减轻工作量。利用大型结构有限元SS计算大直径钻孔灌注桩的沉降变形，有必要先对该项目进行一定的了解和学习。SS命令流程序文件及相关说明详见附录80cm1200cm300cm，试验地的土层分情况4.14-1。4.14-1摩擦角密度m354建模思由于外荷载分布均匀，桩基周围土体分布也较为匀称，所以本课题采用有限元软ysPAE42利用D-P屈服准则进行处理。在用单元和节点建立好桩-土模型后，定义各线单元大小4.2所示。4.3所示。图工况设由于桩土模型协同工时荷载具有的传递原理，在离桩中心线距离较远的土层边界上只限制水平方向的位移，竖直向不做限制；深处较深的土壤边界上只有水平方向的位移是的。当土层尺寸与桩的尺寸相比大很多事，就可以近似模拟出实际情况下土壤的半无限边界情况。所以估算后可以得到土体模型的的横向、竖向尺寸，再直接1/2桩土之间采用公用节点的建模方式，所以只用在土体右侧边界上施加水平方向的约束，在土体底测施加竖直方向约束。这是不可能的，与实际情况不符。为了避免这种情况，一般先施加土体的重力，l9.79。第二步在划分好的网格区域添加外载，做法是将加载在顶部的的集中力换算成面均布力荷载，由于35000Kpr35000/(π**)/m24.4所示。求解及结果后处4.3步骤进行求解之后，载入第一步荷载（自重）0.10241m1#试验桩加载破坏试验资料，在桩基破坏时其最大位移为10.91mm，所以自重引起的变形相对较小。载入第二部荷载（外加均布荷载）最后一环节，得到节点纵向沉降图，最大沉降10.813mm10.7109mm，与试验测的值10.914.52荷载步每一子步结果，调出桩顶节点沉降变数据。记录荷载大小和对应4-24-3Ansys计算结果与试验测的数据相差不大，而且依据两组数据做出的Q-S曲线(即荷载-沉降曲4.64.7)基本吻合，这说明所做的桩基-土壤协同合作的模型仿真性良好。4-2Ansys模拟下的荷载-00表4- 00第4节模型的1/10。由于命令流较相似，所以在这里不列出，可参考第4节令流桩底沉渣对桩沉降变形的①当桩长、桩直径、土层保持不变,00.8m变化时，计算桩顶最大5-1，绘制沉渣厚度与沉降关系曲线（5.1）可见，当沉渣厚度由0增加到0.05m时，桩顶沉降量呈阶跃性增大，继续增加沉渣厚度到0.4m时，桩顶0.8m时，桩顶沉降量的增长率有上升趋势。5-1沉渣厚度0沉降沉渣厚度沉降②当桩直径、土体、沉渣厚度（0.1m）10m48m变化时，计5-2，绘制桩长与沉降量的关系曲线图（如图5.2），10m20m时，沉降量减小较快，这是因为桩长较小的桩属32m时，沉降变化不大，这是因为桩长较大的桩属于摩擦桩，桩侧摩阻力占极限承载力的较大，沉渣对沉降48m，稍有上升，这是因为桩长较长，桩身在自重作用下5-2桩桩桩侧泥皮对桩沉降变形的①桩长、桩直径、土层保持不变,0.005m0.1m5-3，绘制泥皮厚度与沉降关系曲线（5.3），5-30②当桩直径、土体、泥皮厚度（0.01m）10m44m变化时，5-4，绘制桩长与沉降量的关系曲线图（如图5.4）10m18m时，沉降量下降较快，这是因为桩长较20m48m时，5.5，可看出沉降增加较45-4:[1].有限单元法及程序设计 :[2].ANSYS在钢筋混凝土梁有限元中的应用[J].南通工学院学报[3]编著.桥梁桩基计算与检测[M].：人民交通[4]等.桩基工程[M].：中国地质大学[5]顾荛章等.地础实用设计施工手册[M].：中国建筑工业[6].钢筋混凝土非线性分析[M].:同济大学[7]王伯惠，上官兴.中国钻孔灌注桩新发展[M].：人民交通[8]主编.高等桥梁结构理论[M].：人民交通陈火红.Marc有限元实例分析[M].:机械工业龚曙光，谢.ANSYS操作命令与参数化编程[M].：机械工业版 JosephE.Flaherty,FiniteElementysis,RensselaerPolytechnicInstitute[M],Troy,NewYork,2000.T.Belytschko.FiniteElementsforNonlinearContinuaandStructures[M].Chicago:NorthwesternUniversity,1996.F.Fleming:NonlinerStaticysisofCable-stayedBridgeStructure[J] &Structures,Vol.10.1979.SCORDELIS,A.C..Past,PresentandFutureDevelopment,FiniteElementysisofReinforcedConcreteStructure[M],ASCE,1986.TedBelytschko，FiniteElementsforNonlinearContinuaandStructures[M]，NorthwesternUniversity，