設(shè)計(jì)小組合集

課題研究背景及其意程著新的更高的要求。這一點(diǎn)在橋梁建設(shè)中尤為突出，而大直徑樁因其廣闊的適產(chǎn)生震顫，噪聲小，并且不會(huì)擠壓周邊土體，對(duì)周邊小，因此得到了廣泛應(yīng)現(xiàn)如今由于技術(shù)發(fā)展和工程的實(shí)際需要，往往采用直徑和長度較大的鉆孔灌由于技術(shù)無法直接在地面鉆孔灌注樁的施工過程，澆筑完成后又不可以采用本課題的研究內(nèi)容及方和只適用于簡單情況的理論求解法，最終決定采用有限元限元進(jìn)行分析計(jì)算，將其結(jié)果與已知的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較分析，并結(jié)合其他相關(guān)因素后，最終給出結(jié)論。研識(shí)，借閱有限元ANSYS的書籍了解其理論和建模計(jì)算的基本方法，熟悉其操作。ANSYS1#試驗(yàn)樁加載破壞試驗(yàn)。樁路建立合理的樁－同工作的有限元模型，進(jìn)行樁土模型的非線性分析。首先建立本課題的構(gòu)本由任務(wù)書、正文、開題報(bào)告以及外文翻譯四部分組成，其中正文包括緒論、大直徑鉆孔灌注樁概述、Ansys計(jì)算簡介及Ansys在基礎(chǔ)工程中的大直徑鉆孔灌注樁的簡骨架放入、最后灌入混凝土做成的樁。根據(jù)成孔方式的區(qū)別，可分為鉆孔樁、沉所不具備的。大當(dāng)對(duì)其采用底部擴(kuò)大的工藝時(shí)，其樁端土性能的發(fā)揮更也更有利；鉆孔灌注樁的發(fā)展在二戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇與發(fā)展的時(shí)代背景下，人發(fā)明大功率鉆孔設(shè)備并把這種設(shè)1970年左右，這種技術(shù)便在世界范圍內(nèi)開來并蓬勃發(fā)展。中國于19世紀(jì)70年代引入該技術(shù)，并將其首次使用在在省蚌埠大橋的橋70公分左右的孔，然后放置鋼筋籠，澆鑄混凝土。這種相對(duì)原始的方法取得了很好的成果。后來這項(xiàng)技術(shù)在省青梅河和黑河的兩座橋上得到再次應(yīng)用。1965年在土木行業(yè)的技術(shù)交流會(huì)議上，鉆孔灌注樁技術(shù)被認(rèn)定為重大創(chuàng)新性工藝，得到了在土木范圍內(nèi)推廣的機(jī)會(huì)。這種鉆孔灌注樁，所需設(shè)備簡易，在施工形式上改水業(yè)為水上作業(yè)，解決橋梁水下樁基的修建問題，與原有的施工方式相比，具有十分顯著的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性，所以很快被各地技術(shù)所采納和學(xué)習(xí)，成為大部分土木工程的首選技術(shù)。隨后遼寧、河北、、云南等省的和技術(shù)組成專項(xiàng)調(diào)研組，對(duì)鉆孔注樁的設(shè)計(jì)、施工進(jìn)行全程研究。研究共收集100余根樁的資料進(jìn)行整理、分析，140cm47m。最終這項(xiàng)調(diào)研任務(wù)完成得相當(dāng)出色，所得成果被納入我國交通部頒布的多部技術(shù)規(guī)范之中。而且我國的鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)方法，也因此有了具體的規(guī)范，這對(duì)促進(jìn)鉆孔灌注樁的發(fā)展和應(yīng)用都起到了巨大的作用。大直徑鉆孔灌注樁的施工工Benote管內(nèi)挖土，放置鋼筋架，混凝土澆鑄管，灌注混凝土，抽出套管，完工。特點(diǎn)：在套管作用下,樁的橫斷面大小不會(huì)削減,不過套管在水位以下時(shí),會(huì)導(dǎo)致水位(二)挖，導(dǎo)管，增大孔徑，放入鋼筋架，混凝土澆鑄管，澆灌混凝土，抽出導(dǎo)管，完工。特點(diǎn)：采用此工藝,孔壁上的泥水膜厚度增加導(dǎo)致泥水所占的重量增大,沉淀速(三)反循環(huán)鉆孔與旋轉(zhuǎn)鉆孔不同的是其鉆孔過程中水位高于水位,所以可以利用泥漿進(jìn)行孔壁保護(hù)。施工程序?yàn)椋禾厥庥捅孟碌臎_擊式抓斗開挖，套管，接長鉆桿挖至支承層一定深度，適度提起鉆桿,旋轉(zhuǎn)同時(shí)抽出泥水,放置鋼筋架，混凝土澆注管替換為長鉆桿,用空氣泵再次處理底部泥水，卸下長鉆桿灌入混凝土，抽出導(dǎo)管，，完工。特點(diǎn)：松動(dòng)了孔壁和樁周圍地基,(四)打井施工法是典型的人工鉆孔工藝它利用襯板、環(huán)形模板和薄鋼板充當(dāng)孔壁擋土材料,依靠人工挖土。這種工藝一般上情況下不能用于水位以下的位置使用，否則需要用抽水泵排盡積水后才能使用。而且孔成型后,為了防止孔底風(fēng)化和破碎,應(yīng)鉆孔灌注樁的特荷載可將其設(shè)計(jì)成抗彎性能強(qiáng)的變截面樁。1000-10000KN之間，因此出現(xiàn)了一柱一樁的特殊情況，這樣的話不需要設(shè)計(jì)承臺(tái)，簡護(hù)樁，也可以作為建筑的承重墻等性結(jié)構(gòu)?？梢愿鶕?jù)土體情況和荷載情況合理配筋，省去預(yù)制樁的制作、、打入等鉆孔灌注樁具有較強(qiáng)的承載力，難以通過常規(guī)加載破壞試驗(yàn)測(cè)定其極限值，因此目前未能完全研究清楚各類鉆孔灌注樁的受力、變形和破壞的機(jī)制和原理。鉆孔灌注樁的發(fā)展方展，下面的一些發(fā)展方向應(yīng)該引起的重視：為滿足高、和特殊結(jié)構(gòu)建筑物承載力的需要，樁的直徑和長度越做越大。例如，某項(xiàng)目鉆孔灌注樁，樁徑為1200mm，樁長為78.4m；長江大橋主148m3m。.9作負(fù)擔(dān)更輕，因此在國內(nèi)外獲得一致好評(píng)并被全面開發(fā)應(yīng)用。擴(kuò)底方法也有鉆、夯、0余種。向解決成孔方向發(fā)例如，東京成立了鉆孔工藝，它由52家基礎(chǔ)工程公司聯(lián)合創(chuàng)建，研究發(fā)明出20多種大直徑鉆孔法，其中回轉(zhuǎn)鉆孔法3種、沖擊鉆孔法5種、管回轉(zhuǎn)鉆79種。國內(nèi)許多公司也積極進(jìn)行研究并發(fā)明出多種巖層鉆孔雖然在水源豐富、土質(zhì)偏軟的地區(qū)泥漿護(hù)壁法被大量使用，但泥漿排除的困難，成為次生公害，令技術(shù)傷透腦筋。而利用鉆斗干取土鉆孔，不會(huì)產(chǎn)生泥漿，大直徑鉆孔灌注樁的計(jì)算目前單樁沉降變形計(jì)算的理論方法主要有：(1)(2析法；()剪切位移法；(我國公路橋規(guī)簡化法等；（）有限元法。前四種理論方在各自不同的假設(shè)范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，各有優(yōu)缺，但均只適用于簡單結(jié)構(gòu)在簡單邊界下的分析，對(duì)于工程實(shí)際的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和邊界無法求解或即使能得出理論界，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離實(shí)際情況。而有限元方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：可以分析形狀復(fù)雜、材料組成多樣的工程結(jié)構(gòu)；可以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的邊界條件；可以保證工程精度在規(guī)定范圍之內(nèi)；可以直接在結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型上進(jìn)行離散化，保真度高；具有相對(duì)固定的分析計(jì)算操作方法和順序，易于學(xué)習(xí)掌握。所以對(duì)于本研究課題采用有限元方法進(jìn)行計(jì)算和分析。而接觸最多的有限元便是SS，下一章詳細(xì)介紹SS的相關(guān)內(nèi)容并開始正式進(jìn)入 的 內(nèi)容。Ansys計(jì)算簡ys可以處理力、熱、聲、光、電、磁及其組合等多方面問題并完成其分析計(jì)算。故其廣泛應(yīng)用在航空航天、土木、交運(yùn)、機(jī)械、電子、能動(dòng)、水利、生物、醫(yī)學(xué)的科研和教學(xué)等領(lǐng)域。ys過一系列命令流或鼠標(biāo)操作建立需要的幾何實(shí)物模型。既能智能的自動(dòng)劃分網(wǎng)格，也可按照用戶的實(shí)際規(guī)定劃分網(wǎng)格。內(nèi)含多種求解器，非線性處理分析能力強(qiáng)大，同時(shí)能調(diào)取任意節(jié)點(diǎn)和單元的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后將其以圖形、表格和動(dòng)畫模擬等方式顯示出來。ys出來。3.1.2Ansys1、建立有限元模型：一般來說首先會(huì)采用定義關(guān)鍵點(diǎn)的位置，連點(diǎn)成線，由2、加載和求解：模型建立完成后首先要對(duì)其與邊界的聯(lián)系進(jìn)行描述，即施加約束或支撐。之后要根據(jù)實(shí)際的受力情況在有限元模型上添加外部荷載，ys按物理規(guī)定5類：集中力、面均布力、體均布力、慣性力和其中兩種或多種的組合。之后應(yīng)根據(jù)自己的需要確定分析的類型。ys能進(jìn)行靜態(tài)、模態(tài)、瞬時(shí)諧振態(tài)、頻譜、屈曲以及子結(jié)構(gòu)的7種狀態(tài)分析。定義分析類型后就要利用ys系統(tǒng)內(nèi)自帶的求解器對(duì)已經(jīng)施加工況的有限元模型進(jìn)行求解。求解的原理就是通過有限元方法建立方程組并計(jì)算其結(jié)果。3、結(jié)果后處理：Ansys可進(jìn)行兩個(gè)方面的后處理，分別采用不同的后處理器。通用后處理器POST136秒時(shí)的位移、速度與加速度等。時(shí)間歷程后處理器010秒之間的變3.1.2本用到的Ansys命令介通常來說可采用兩種方式操作ys，即鼠表和命令流輸入方式由于第式相對(duì)繁瑣，不易修改，不適用于大型任務(wù)，本課題中涉及ys操作時(shí)全部采用編寫命令流調(diào)用的方式，且由于ys可識(shí)別執(zhí)行令不勝枚舉，涉及面也頗廣，所以下面我只簡單介紹下自己在實(shí)際操作過程中用到令。 如:et,2,plane21。把二號(hào)單元的類型設(shè)為plane21 l

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

規(guī)定線上單元長度。如：lesize,1,0.5。10.5 lssolve-----------------荷載步并求解 set---------------------荷載子步結(jié)果 模型尺寸及材料參數(shù)的選模型以交通學(xué)院于6月所做的益陽資江二橋1#大直徑鉆孔灌試驗(yàn)樁加載破壞試驗(yàn)的先關(guān)數(shù)據(jù)為依據(jù)，整個(gè)模型建立、約束添加、施加荷載，計(jì)算和處理的全過程均在編寫命令流進(jìn)行操作的基礎(chǔ)上完成，方便修改數(shù)據(jù)，減少相似操作所耗費(fèi)的重復(fù)時(shí)間，減輕工作量。利用大型結(jié)構(gòu)有限元SS計(jì)算大直徑鉆孔灌注樁的沉降變形，有必要先對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行一定的了解和學(xué)習(xí)。SS命令流程序文件及相關(guān)說明詳見附錄80cm1200cm300cm，試驗(yàn)地的土層分情況4.14-1。4.14-1摩擦角密度m354建模思由于外荷載分布均勻，樁基周圍土體分布也較為勻稱，所以本課題采用有限元軟ysPAE42利用D-P屈服準(zhǔn)則進(jìn)行處理。在用單元和節(jié)點(diǎn)建立好樁-土模型后，定義各線單元大小4.2所示。4.3所示。圖工況設(shè)由于樁土模型協(xié)同工時(shí)荷載具有的傳遞原理，在離樁中心線距離較遠(yuǎn)的土層邊界上只限制水平方向的位移，豎直向不做限制；深處較深的土壤邊界上只有水平方向的位移是的。當(dāng)土層尺寸與樁的尺寸相比大很多事，就可以近似模擬出實(shí)際情況下土壤的半無限邊界情況。所以估算后可以得到土體模型的的橫向、豎向尺寸，再直接1/2樁土之間采用公用節(jié)點(diǎn)的建模方式，所以只用在土體右側(cè)邊界上施加水平方向的約束，在土體底測(cè)施加豎直方向約束。這是不可能的，與實(shí)際情況不符。為了避免這種情況，一般先施加土體的重力，l9.79。第二步在劃分好的網(wǎng)格區(qū)域添加外載，做法是將加載在頂部的的集中力換算成面均布力荷載，由于35000Kpr35000/(π**)/m24.4所示。求解及結(jié)果后處4.3步驟進(jìn)行求解之后，載入第一步荷載（自重）0.10241m1#試驗(yàn)樁加載破壞試驗(yàn)資料，在樁基破壞時(shí)其最大位移為10.91mm，所以自重引起的變形相對(duì)較小。載入第二部荷載（外加均布荷載）最后一環(huán)節(jié)，得到節(jié)點(diǎn)縱向沉降圖，最大沉降10.813mm10.7109mm，與試驗(yàn)測(cè)的值10.914.52荷載步每一子步結(jié)果，調(diào)出樁頂節(jié)點(diǎn)沉降變數(shù)據(jù)。記錄荷載大小和對(duì)應(yīng)4-24-3Ansys計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)的數(shù)據(jù)相差不大，而且依據(jù)兩組數(shù)據(jù)做出的Q-S曲線(即荷載-沉降曲4.64.7)基本吻合，這說明所做的樁基-土壤協(xié)同合作的模型仿真性良好。4-2Ansys模擬下的荷載-00表4- 00第4節(jié)模型的1/10。由于命令流較相似，所以在這里不列出，可參考第4節(jié)令流樁底沉渣對(duì)樁沉降變形的①當(dāng)樁長、樁直徑、土層保持不變,00.8m變化時(shí)，計(jì)算樁頂最大5-1，繪制沉渣厚度與沉降關(guān)系曲線（5.1）可見，當(dāng)沉渣厚度由0增加到0.05m時(shí)，樁頂沉降量呈階躍性增大，繼續(xù)增加沉渣厚度到0.4m時(shí)，樁頂0.8m時(shí)，樁頂沉降量的增長率有上升趨勢(shì)。5-1沉渣厚度0沉降沉渣厚度沉降②當(dāng)樁直徑、土體、沉渣厚度（0.1m）10m48m變化時(shí)，計(jì)5-2，繪制樁長與沉降量的關(guān)系曲線圖（如圖5.2），10m20m時(shí)，沉降量減小較快，這是因?yàn)闃堕L較小的樁屬32m時(shí)，沉降變化不大，這是因?yàn)闃堕L較大的樁屬于摩擦樁，樁側(cè)摩阻力占極限承載力的較大，沉渣對(duì)沉降48m，稍有上升，這是因?yàn)闃堕L較長，樁身在自重作用下5-2樁樁樁側(cè)泥皮對(duì)樁沉降變形的①樁長、樁直徑、土層保持不變,0.005m0.1m5-3，繪制泥皮厚度與沉降關(guān)系曲線（5.3），5-30②當(dāng)樁直徑、土體、泥皮厚度（0.01m）10m44m變化時(shí)，5-4，繪制樁長與沉降量的關(guān)系曲線圖（如圖5.4）10m18m時(shí)，沉降量下降較快，這是因?yàn)闃堕L較20m48m時(shí)，5.5，可看出沉降增加較45-4:[1].有限單元法及程序設(shè)計(jì) :[2].ANSYS在鋼筋混凝土梁有限元中的應(yīng)用[J].南通工學(xué)院學(xué)報(bào)[3]編著.橋梁樁基計(jì)算與檢測(cè)[M].：人民交通[4]等.樁基工程[M].：中國地質(zhì)大學(xué)[5]顧蕘章等.地礎(chǔ)實(shí)用設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].：中國建筑工業(yè)[6].鋼筋混凝土非線性分析[M].:同濟(jì)大學(xué)[7]王伯惠，上官興.中國鉆孔灌注樁新發(fā)展[M].：人民交通[8]主編.高等橋梁結(jié)構(gòu)理論[M].：人民交通陳火紅.Marc有限元實(shí)例分析[M].:機(jī)械工業(yè)龔曙光，謝.ANSYS操作命令與參數(shù)化編程[M].：機(jī)械工業(yè)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，F(xiàn)initeElementsforNonlinearContinuaandStructures[M]，NorthwesternUniversity，