双排抗滑桩桩顶连接型式的数值模拟研究

《双排抗滑桩桩顶连接型式的数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、规划与设计建材与装饰2013年11月双排抗滑桩桩顶连接型式的数值模拟研究12毛晓光王红梅（1.武汉市政工程设计研究院重庆分院重庆4000002.重庆能源职业学院重庆400000）摘要：双排抗滑桩前后排桩的受力情况与桩顶连接方式有密切的关系。采用三维有限元数值模拟方法，建立四种不同型式桩顶连梁的双排抗滑桩模型，比较各模型在相同滑坡条件下的变形及受力性状。分析得出：有、无桩顶连梁对桩身受力和变形有较大影响；桩顶连接刚度增大在一定范围内会影响桩身剪力及弯矩最大值、桩顶反弯矩、桩顶位移等，但随着连接刚度的增大影响度会减小；前排桩分担的滑坡推力受桩顶

2、连接影响较大。在滑坡治理工程中应选择适当的桩顶连接方式，以取的更好的受力效果。关键词：抗滑桩；双排抗滑桩；刚性连接；有限元分析；弹性抗力中图分类号：TU473文献标识码：B文章编号：1673-0038（2013）37-0024-031引言滑坡治理工程中抗滑桩多采用矩形截面桩，一般采用人工挖孔，效率低，富水软弱地层中施工安全也不易保证。而圆形截面桩便于机械安全、高效施工，但等截面圆形桩的抗剪及抗弯能力不如矩形桩，为既保证抗弯能力，又便于机械化施工，将圆形截面桩双排布置，与桩顶连梁形成刚架结构是一种思路。且可以克服单排悬臂桩变形大、桩径大、配筋

3、率高、施工难度大等不足，同时提高圆形截面抗滑桩的整体抗滑能力[1~6]。本文采用ABAQUS建立四种桩顶连接方式的三维模型，在滑坡体、岩土介质和荷载条件相同的情况下，探讨桩顶连接形式图2模型纵断面图3三维模型透视图对桩身变形、桩身内力及弹性抗力的影响规律。松比淄=0.3，塑性极限滓s=3E8Pa。嵌固岩层与滑体采用摩尔库伦2三维数值模拟分析弹塑性模型，岩土体基本物理力学参数见表1。建立四种桩顶连接形式的三维模型（图1），探讨在滑坡推力表1模型基本物理力学参数下，不同桩顶连接形式对前后排桩受力分担规律、桩顶位移、前模型重度（kg/m3）弹性模

4、量（MPa）泊松比粘聚力（kPa）内摩擦角（毅）后排桩桩身变形、内力及弹性抗力分布特征。滑体20001000.32530岩层240050000.2584422.1.3边界条件岩层底部三向约束，模型两侧面z方向约束，岩层前面x方向约束，土体前面不加约束。2.1.4加载方式为消除施加推力时出现应力集中现象或边界效应，后排桩后保留5m土体，在滑体竖向表面施加100kN/m2水平向均布载荷模拟剩余滑坡推力。前后排桩各建立5根，均取中间1根进行桩身内力及位移分析。2.2桩身变形分析（见图4）1.无连梁双排桩2.前后排连接3.桁架连接4.承台式连接图1

5、桩顶连接类型2.1模型的建立2.1.1模型概况桩长20，桩径1.5m，嵌入岩层7~8m，桩间距4d，排间距4d；后排桩处滑体厚度为13.5m，滑面倾角15毅（见图2和3）。2.1.2模型材料参数模型桩身与桩顶连梁混凝土采用C30混凝土塑性损伤模型：弹性模量E=3E10Pa，泊松比淄=0.18，抗压强度fc=2.4E7Pa，抗拉强度f图4桩身位移t=2.4E6Pa。钢筋采用弹性模型：弹性模量E=2E11Pa，泊·24·2013年11月建材与装饰规划与设计无连梁模型中两排桩顶位移基本相等，均为60mm。后排桩受到滑坡推力和中间土体的土抗力，前排

6、桩受到中间土体变形的推力与桩前土体的抗力，二者所受合力大致相等，导致桩顶变形基本一致。前后排连接模型，类似于桥梁桩基桩顶系梁连接，桩顶最大位移为35mm，小于无连接的桩顶位移。桁架式连接和承台式连接的模型，类似于桩顶有承台的群桩，其桩顶最大位移分别为25mm、22mm，均小于模型1和2，可见将双排桩顶横向、纵向均连接后，两排抗滑桩形成一个空间结构，桩顶刚性连接增强，所有桩共同发挥作用，使抗滑桩群整体刚度提高。图7后排桩身弯矩图8前排桩身弯矩坡推力方向变位。后排桩表现为“抗拔桩”，前排桩表现为“抗压四种模型桩顶连接刚度有小到大依次是：模型1、

7、模型2、模型3、模型4，桩顶位移u1>u2>u3>u4，并且u2、u3、u4的差别随着刚桩”。分析结果显示：桩顶处轴力F2约F3约F4，说明桩身轴力也受到桩顶连接刚度状况的影响，连接刚度越大，轴力也越大。度增大逐渐减小。由此可知，双排桩桩顶只要刚性连接，就可以总而言之，有桩顶连梁时，前排桩起到支撑的作用，通过刚接减小桩顶位移。适当增大连接刚度可以有效减小抗滑桩群整体连梁为后排桩提供竖向、横向的力及桩顶负弯矩，通过部分轴力的变形量，但刚度增大到一定程度，其影响度会减小。承担了后排桩桩顶段的反弯矩值。同时，后排桩除自重外，有向2.3桩身内力分析

8、上的轴力作用，将连梁后端下拉，通过刚接为前排装提供负部分2.3.1桩身剪力（如图5~6）反弯矩。在滑坡推力的作用下，前后排桩通过连梁共同作用，相互提供轴力与弯矩，提高了双排桩结构