基于ABAQUS的桩基础优化分析.pdfVIP

工程地质计算机应用 年第 期 总 期 基于 的桩基础优化分析 卢 瑾 洪晓珍 傅文淦 河海大学地球科学与工程学院 , 江苏 南京 【摘 要 桩基础的优化分析对于超长灌注桩的设计尤为重要 , 利用了大型有限元软件 对某沿海高速 桥梁段的超长灌注桩进行优化分析 , 得出了最优化的桩长比。 弓言 随着大型跨海桥梁 的兴建 , 超长灌注桩越来越广泛地应用到桥梁基础的建设中, 由于灌注桩的工作性 状 比较复杂 , 且对地质条件 的适应性不强 , 同时监测非常困难及费用 昂贵 , 因此无法给 出每个桩长及桩径 。 如果桩长过短或者桩径过小 , 则不满足所设计 的承载力的要求 , 桩土相对位移过大 , 导致土体破坏 如果 桩长过长或者桩径过大 , 则会增加成本 , 产生不必要 的浪费 , 因此需要合理地优化桩长及桩径 。本文用 有限元分析对浙江某沿海高速公路桥梁段的超长灌注桩 的设计进行优化分析 。 工程概况及工程地质条件 某高速公路 中的一段为海岸滩涂 , 设计采用高架桥形式通过 。桥段基础地质条件相似 , 都位于海边海 积平原 , 属 围垦区 表层为软塑的亚粘土 , 厚度 一 。上部为软土 , 厚度可达 一 , 主要为淤泥和 淤泥质粘土 , 性质较差 , 中部主要为厚层 的亚粘土和粘土 , 硬塑与软塑交替出现 , 下部为硬塑的粘性土和 砾石 、卵石层 。工程采用跨径为 和 的预应力混凝土梁式桥 , 基础形式均为钻孔灌注桩基础 。工作 区段属围垦区 。围海工程使用促淤 , 堆填等施工手段使地面高程提升 , 使地质环境条件发生改变 。由于桥 梁基础位于深厚的软弱土层 中 , 促淤 、堆填等导致 的土体固结 、沉 降、变形等将直接导致桥梁基础 的沉降 和变位 , 上部结构的受力状况也将发生相应 的变化 , 若处理不当将会影响桥梁结构的整体安全和高速公路 的正常使用 。因此 , 需要对此类位于软土地基上 , 并在使用过程 中地质环境发生变化的桥梁基础 的整体安 全性进行研究和论证 , 为设计提供科学可靠的依据 。 分析思路及计算原理 在施工条件允许的范围内, 设定几种不 同的工况 , 即选取几种不 同的桩长及桩径 , 桩顶分别施加相 同 条件的荷载 , 利用大型非线性有限元软件 分别建立桩土相互作用三维模型 , 合理假设计算条件 , 计算得到不同的工况下桩顶沉 降、桩身轴力 、桩侧摩阻力分布 以及桩端阻力值 的大小 , 比较不 同长径 比的 模型计算结果 , 分别作 出不 同长径 比的计算结果对 比图 , 选取一种最优化的长径 比 , 达到分析 目的 , 以满 足工程 的需要 。 本研究采用 国际通用大型有限元软件 分别建立不 同工况下的桩土相互作用三维模型 , 得到 不同工况下的计算结果 , 并对结果进行对 比, 选取最优化的长径 比满足工程的需要 。 是一个完整的 运行环境 ,一个能够对 分析任务进行建模 、管理 、 监控 , 同时又可 以对 分析结果进行可视化后处理的环境 。该模块根据结构的几何 图形生成网格 , 将材料和截面的特性分配到 网格上 , 并施加载荷和边界条件 。建模完成后 , 可 以进一步将 生成的模型 以输入文件的形式存在 提交给 分析模块 , 然后进行高效率的后台运行 , 并对运行情况进行监测 , 然后对计算结果 即输 出数据库 进行后处理 。 的后处理支持 分析模块 的所有功能 , 并且对计算结果的描述和解释提供 了范围很广 的选择