疏桩基础的受力性状分析

摘要

桩筏基础的设计，在很长一段时间里，由于计算手段的限制，只能按常规桩基础设计，桩间土的承载能力得不到发挥。为了发挥桩间土的承载能力，考虑桩-土共同承担荷载，常规桩基的桩距被加大，这种桩称为疏桩基础，或者叫做复合桩基。目前，这种桩基的作用机理还没有完全搞清楚，本文主要展开了疏桩基础共同作用分析研究。 首先在分析研究国内外有关共同作用理论及其研究现状的基础上，利用有限元法对该问题进行数值分析。在板的分析中，Kirchhoff的薄板理论占有重要地位。随着建筑层数的增加，基础的厚度也不断增大，形状也趋于不规则。对于疏桩基础若仍然采用这种薄板弯曲单元进行分析，就存在一定的局限性。所以本文筏板采用8结点的平面等参弯曲单元，桩体及筏板视为弹性体材料进行分析，桩体采用三维20节点实体单元模拟。地基土考虑为非线性弹性的邓肯－张模型，应用空间20结点的等参单元分析。在桩土之间引入Goodman接触面单元来模拟和分析。建立一种空间8节点的平面弯曲单元-20节点实体单元-16节点接触面单元相耦合的数值计算模型。 用面向对象编程工具Visual C++6.0编制了针对共同作用的有限元分析程序。利用大型有限元分析软件ANSYS的前处理程序快速形成供计算程序使用的数据文件，用VC++语言编制相应的后处理程序。 利用自编程序作为基本工具，计算分析了一些主要计算参数：筏板厚度、桩间距、桩长和土的弹性模量对筏板沉降和桩土承担荷载的影响，得出一些规律性的结论。 实例研究表明，本文自编的复合桩基桩土共同作用的有限元程序是切实可行的，其运算结果比较令人满意，具有一定实用价值。