灌注單樁有效樁長的數值模擬分析

王境之，程素珍，張立華

(1.諸城市墻夼水庫管理局，山東 濰坊 262300；2.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013)

由于樁基具有承載能力大、沉降量小等特點，已經廣泛應用于橋梁、港口等現代工程，特別是一些對于地基沉降量要求較高的工程，樁基是首選的基礎形式。對于軟土地基上的特大橋梁工程、高層建筑，為增加地基的承載能力，長樁與超長樁的使用越來越多，樁的長度也越來越大，據統計，在高層建筑中樁基費用已經占到整個工程費用的20%～30%。因此，在工程建設中有必要進一步研究長樁與超長樁的樁長問題，將樁基礎作為工程基礎的一部分并對其進行優化設計，確定樁的有效樁長是工程實際中迫切需要解決的問題。

1 有限元模型的建立

本文采用ANSYS程序建立有限元模型。ANSYS程序通過在接觸界面處加接觸單元的方法，提供了強大的考慮界面接觸的功能，可以實現單樁與土體之間的脫離、滑移等狀態非線性的模擬。模型采用空間軸對稱問題進行分析，樁身混凝土采用線彈性模型；樁側及樁底土體假定為連續均勻、各向同性的均質彈塑性材料，破壞準則采用DP準則。

建模時樁身和土體的模型均采用六面體8節點SOLID45號實體單元，該單元同時適用于線彈性材料和彈塑性D-P模型，具有塑性、膨脹、潛變、應力強化、大變形和大應變的能力。對于靜荷載作用時，可引入虛邊界，使之處于離結構足夠遠的地方，根據圣維南原理虛邊界的引入對體系的影響可忽略不計。……