有限元数值模仿打桩过程

土木1001 41012002 马利超数值模拟结课报告——打桩过程的模拟与讨论班级：土木1001学号：41012002姓名：马利超指导老师：王金安日期：2013/5/21目录1.工程背景 22.计算方法 23.计算模型 33.1模型简化 33.2数值模型 34.结果分析与讨论 84.1．分析情况1——桩底约束的情况 84.2．分析情况2——桩底自由的情况 84.2．结合实际工程讨论 9鼓1.塔工程贴背景厚随着燕建筑驰理念广的进滤步和戚施工蝇技术岩的发尊展，把高层剥、超鞠高层股建筑昼物越京来越锡多的晓出现断在人枝们的愤眼前捞，进阶而成新为一城种提桨高土营地利韵用率泡的方薯法，机也作汉为衡爪量一的个地节区经蔽济发纠展的荷象征弄和代旬表。触而一咽个超浸出以兴往建腰筑的修高度平则意激味着标更大牛的自展重和践更强助的横风向荷休载作汪用，质这就禾需要惠有更投为坚厉实和夏稳固炉的地刃下基叉础来圣作为合保障队。桩季基础小作为驶深基险础的废代表戴形式肤，具颤有其塌独特换的优懒越性花。左桩基番础支傍撑于重地下贩深层劣坚硬仪基岩佳之上但，留能很周好地测避开鸟表层困软弱逃土层法的影皆响；此桩基应础竖卵向刚富度大芦，抗秧侧力扁效果鸟好；赢作为堪一种产承载鲜能力哭高、抬稳定计性好虏、沉廊降及蜘差异更变形倦小、晴地基异沉降罚稳定铅快、译抗震置能力版突出忽的基排础形凯式，盘桩基爽础在钳高层细建筑勇中应旅用十失分广燥泛。爆而在心各种挎沉桩沈方法绘中，脆锤击盛法是谅一种轨较为小常见葵的手坝段。帮本次环我想掏要模直拟的拳问题廊便是禽由桩圾引出雾，撇具体念于桩粗基础骨施工控过程尘中的饶打桩晶过程愚，我香希望遵能够扛利用膨所学惕的理茅论知始识以纠及查贱阅到浊的一裳些相模关技俯巧，底通过瓜AN恩SY合S建纲立数熔值模敢型，摔通过缺数值鄙模拟穿的手蔬段来盒模拟完施工穗过程猜的动疼力打境桩过菜程，恢然后桥通过乒AN辈SY领S罢的数徐值计射算来仗分析绒这个码过程梳中桩袍身内奥的应衰力应通变变够化，坝从而拌为一忆些工驰程问枝题做查出合递理的婶解释疏，并桂希望凭能够踩为实迹际施预工带善来一芳些合哥理的鹿建议利。躺2绩.票计算巩方法映A净ns患ys奏采用裤有限吵元分弊析法着。卵有限邻元分罩析（跨FE陕A，品Fi血ni名te替E口le断me真nt校A映na束ly闷si饭s）轻的基盲本概寺念是悠用较康简单西的问们题代插替复虑杂问润题后戴再求锹解。燥它将索求解沉域看肿成是船由许碍多称有为有雅限元匆的小帆的互搂连子桐域组创成，盯对每撤一单法元假捧定一逼个合再适的采(较桨简单孤的）艰近似津解，鸡然后厘推导迈求解卷这个恳域总融的满换足条针件(渗如结态构的口平衡题条件同），你从而使得到圆问题倾的解酷。这雪个解塑不是熄准确姐解，妄而是暗近似测解，绳因为淋实际负问题碧被较毫简单肝的问躁题所宫代替帮。由烦于大乐多数尝实际惨问题累难以景得到分准确患解，丸而有虏限元台不仅哗计算会精度届高，稻而且仁能适对应各谨种复居杂形薄状，餐因而踏成为绑行之敌有效朱的工所程分插析手射段。傅3武.碧计算守模型侧3.厚1茶模型食简化徒本次岁模拟如的桩凝为预要制钢禁筋混扶凝土新方桩朵。截争面尺街寸为惧25报0m荷m，说桩身铸长度成2狐0m慈；(食见图舒1.掉1)以简化膏击桩澡过程巴的锤块击冲伴击荷眨载，今假设题为三汉角形尸的女脉冲层荷载耻形式靠，其运持续你作用雪时间台为5晕.0锯ms侍，在侄2.为5m淋s时讨荷载辆达到得最大估值字（5降00弱00底N）三；（愤见图损1.寒2）府考虑趋到不淋同性汤质的描土地董对于谎这个迁过程蛙也有冒不小岩的影萌响，喘在这担里只些是考救虑两握种极衣端的用情况背：一砌是土坐层性多质极配好，克硬度树无限敲大，吴桩端睛几乎耽不能戴下沉蓄，这适种情纸况将城桩端厉视为授固定锤端；型另外听一种扰情况束是土顶层时涌分软往弱，雪桩端体在下称沉过胳程中呢几乎革不受史影响质，此壶时将矩桩端溉视为寒自由姐端。世而实丝际情犬况必颜然是兔介于考这两压者之断间的狐。竖图1践.1捷桩胀示意拜图龄图1冬.2亮叫冲击齐荷载搜3.为2哈数值殖模型符由于敬是动勉力问修题，喂在A脉NS考YS售/L蹈S-礼DY每NA舌中进淹行。及选择乳单元淘类型翼为S捉ol投id寸1准64艘（有麦类似慎的例申子用恐这个采单元灿模拟鉴桩）沾；粥（见仍图1葱.先3钥）庭材料舞特性恶定义剑为：峡线形逮、弹落性、红轴对壮称，壶密度鸣为2骨50闯0k东g/熊cm姑3习，弹总性模漠量2搂.7仔e1栗0，叉泊松闷比为谅0.岛2；分（见逮图1目.届4息）胸参照辉实际擦，体必积模巧型尺绍寸为稀：0选.2柔5m冬*0笔.2柴5m咐*2代0m僵；国（见烂图1胃.范5止）容网格籍划分录时定挠义节丑点间本距为丛0.雀05伙m，殖正方宋形规镜则网跨格划足分；今（见递图1慈.绝6暮）恩边界初约束雁情况音一为的一端勒固定欧，情备况二掀为自马由端低；龄（见核图1笼.填7砍）顶利用司Ls旅-p镰re宿po肃st砌后处底理分茶析，锅选取甘的分皮析点四见图讯2.哪1、馋图2贯.2省；上·哥在桩鸦底约践束的摘情况剖下，治分析晌桩在脏动力咳荷载绞下应厅力随服时间厅变化赞；（奸见图散2.拨3）今·桩肾底约疼束的住情况怒下，赖选取话结点敬位移益变化率曲线迫；（院见图饶2.毙4）京·桩鸦底约咳束的唤情况神下，查选取毒结点沿应力秋变化炕曲线疮；（咸见图奸2.返5）钻·桩收底自除由的牛情况槽下，提选取致结点公位移蹈变化向曲线霉；（扇见图咬2.鹅6）伍·桩虑底约乎束的示情况疗下，荒选取挡结点曲应力娇变化状曲线谦；（尿见图省2.阁7）骂图1勉.线3谊单元籍类型图so显li纯d1遥64金 缺图1念.次4我定搂义材巾料属户性吨图1瞧.摔5蜓识立体瑞模型肢（a牙）整知体困 截（b巡）局婚部等 使图1植.庄6骑恨网格愈划分周丙遥拒图1景.嫩7丸畏PI勇LI摧NG委1情翼况下获的桩尘底约魔束赞图2卷.1视待位移叔分析呈节点灰选取坐图月2.之2绪应古力分呆析单喇元选遇取果（a援）0果.0评02肥s时我桩内法应力搜分布喉（b咬）虾0.戚00范4s冤桩内再应力必分布捉（c北）0悲.0敢06预s桩宁内应痒力分仿布干 览羞（d套）桩岛内出桑现应速力最禾大值家（厚应力乳波刚芝好传断到桩蔑底低）舅（t岭=0境.0密08途5s叙；请σ眨ma蹲x玩=1痕02冬96特0矿Pa态；单某元6端3号潜）卸图2虾.3丸限桩底殿约束咐的情诞况下排桩内其应力辨变化今（a锄）（侄b）膝（c众）（课d）炮图2雾.4纽论桩底辨约束洲情况竿下桩锁上各杂点紧轴向黎位移熊变化香图2撤.食5呼存桩底城约束娘情况掏下桩藏上各陡点窜轴向道应力任变化棕图2全.践6降椒桩底暗自由熔情况口下桩变上各寿点位腊移变林化耽图2瑞.合7荐冲桩底秋自由妄情况鞠下桩留上各危点鼓应力宋变化味4牛.板结果剪分析需与讨短论蹲4.货1灯．校分析苦情况剧1—尝—继桩底烟约束荣的情桂况歼在图柳2.磨4中神，捐由A识、B没、C语、D护、E栋各点盒对应焰的编研号可早从图怕2.慧1中三看出揪，从匙A到彩E依熔次对煤应从盲桩底晃到桩蜓端的占选取赞结点兵。由删位移剩图2赖.4奖可以晨看出灶，桩蓬底面宫结点盘位移先变化凑曲线丧A始翅终为意0，妄这与惭桩底须约束士相符挪合。电其余胸各点靠的焦位移宰变化三，按枯照由产下到冬上的于顺序虚一次袭出现妙了负高向位遣移的挎增长炉，寿而且劳各点温位移撇曲线芽变化仅率基福本一焦致。绍由于晨只加闭载了母一次耀冲击放荷载忌，而俘桩底爸约束秤，故夺之后甜的时抄间里可，由淘于材恒料的尽弹性叨性质格，各颂节点薄按照后从下仅到上煮的顺亡序依刘次回吗复之锋前发侵生的尊位移械（即款产生陶了正瓦向位廊移）液。形结合棵图2哪.5帽，重A到锅E从标下到息上依沃次对败应从望桩底脑到桩希顶的斯各选勺取点哄（见构图2钳.2奏），怠E对胆应桩双顶，指其应均力变逗化曲法线很躲好地量符合横了外怎加冲喂击荷想载的叼变化镜曲线泄，塘其余傲各节揭点按失照由您上到疾下的矿顺序絮依次园发生捷应力杆反应徒，形呆状类染似，冤当应纺力传梢到桩洲底，推相比志于其秩它点唐的应尾力，捉曲线框A则前出现丛了近颜2倍页的应缺力峰该值，禁这是腹由于叉在固扁定端师的约烟束下张，桩薄顶传旱来的馅压缩能应力叫波经疯过桩价底的穗反射定后仍微为相榨同的航压缩沸应力闲波，撑入射碗波与孟反射券波叠蝶加而诞互相鱼加强萄，故罪出现龙2倍差左右若的应妈力峰备值。秤在这家之后承反射样应力漂波向它上传街播，胶各节们点由升下到币上依体次发蹦生应融力变抛化，嘴与之片前的悄应力慢波形倦基本钉一致盾。可捧以看额到B象曲线速0.泊00悲7—睛0.番01笨0之朽间的葛应力先变化稿，这高是由榆于入蝴射应判力波肯与反谨射应妈力波佳在一穴定时侍间范接围内山重叠践然后哪分开惯的过数程。恢图2堂.3睡的（缎a）耍（b家）（技c）恐（d速），暮是在越冲击闻荷载扣下桩都身内裹应力轨变化象，由摊于不劲会截删取动育画，忽这里借只取柄了四退个特早征时津刻的热应力熄分布此图分佳别为门0.施00凭2s确，0皇.0艳04饭s，辫0.月00诞6s肝和0谎.0奖08甜5s骑对应镇的应伶力分鼓布图宵，其康中应棚力波嘉在0电.0或06招s传纤到了玻桩底扫，而故在0累.0胶08隔5s矿左右细出现咽了桩灶内应甲力幅湾值棕，为蛙σ厘ma剖x抢=1味02粘96悠0；艇发生酱在单陶元6紧3号足。拒4.答2．盘分析状情况斜2烈——怕桩底慈自由结的情膝况泽情况职2对茂应的驶桩底经为自狭由端鞠，为陶便于怨进行夺对比强，各截选取凯点的什位置蝶同情涛况1绕，在崇图2抱.6有中，拼可以张看出茎在0酸.0击06距s各报节点已的位脉移变纲化基努本与魂情况涂1中怪相同页，因挺为这泳时应甜力波贯尚未填传到聚桩底株，随袭着应球力波跟的传购播和咐反射险，各标点位吨移继霸续发财展，扯各点载位移孤先后误进一西步向断负向曲扩大雹，最罗终趋源于一每致。永图2广.7雕为桩辫底自唉由的斤情况星下，捏桩身政各部已位应旺力变络化曲痒线。蛮同样层的，掩位于径桩顶幼的单臣元E述应力斧曲线摩很好屡的符忘合了蝴外加顽冲击耕荷载辆的变胜化。盛而后和各个被单元爬根据租应力沿波的溪传播触方向联，依畅次出负现应稻力波拢形，买不同捏的是库当应崭力波燃传到红桩底洋反射孕时，雄由于催桩底敌为自圈由端铜，所迹以反摔射回龄来的替是拉稼应力折波，春这与愈传来羞的压速应力留波叠角加后移相互牙抵消游，所遇以桩伞底单万元对兽应的丹应力令曲线峡A始婚终为朱0，盘而后总拉应葵力波列向上废传播态，各蝴个单尿元由涉下到披上依垮次出竟现形著状相撑同的帖拉应蔑力波凡形。钳4.代2．亮结合慧实际范工程务讨论筑依据锅这两众种情掩况的亚分析匀，可鸽以推穿断出尖一般差情况邻的位浴移及值应力夹变化停，对童于一蝶般情漆况的难位移蛋应力省变化多曲线旷应该尝是这凉两种掠极端旧情况朴的线付性组勒合。峰对于先实际沃工程撑中，枪打桩防施工跟过程容，当泥锤击薪产生好的冲蔽击荷眠载作每用到处桩顶厅，会吴产生疤一个雕沿桩夸身向群下传拜递的砌压缩终应力胀波，回若在上较硬乏的土厕层区恒域打无桩，舞则通查过桩兽底反葵射而垂回的描应力蓄波更悄接近袭于压僻缩应榆力波姑，这毕时候讲，在蒜入射拉、反吧射应庭力波鞠的叠块加下饥，会火在桩祝底部驶位产肿生一亲个较遵高水锅平的爆压应满力，窝故在送硬土愧区域奶的打忽桩施援工，锻应当胖注意借验算丸锤击殃产生俯的最切大压排应力构，以跪防幅鞠值过闹大的那冲击团荷载谨将桩躲身下雹部分依压碎匠，从规而产克生对祥于工忧程的擦不良萍影响招。减疗小应毫力峰粉值，妈延长阻冲击扬荷载础作用凤时间尝，重伟锤低泪击是携较为鸭有效豆的方委法。散而对鸟于较预为软叙弱的宵土层而区域饭，由脑于桩钟底的脖应力尖反射辰波为壁拉应腔