上部荷载对地下涵洞的三维数值影响分析.pdfVIP

2009年 第5期 黑龙江交通科技 No．5，2009 (总第183期) HEILONGJIANG JIAOTONG KEJ (SumNo．183) 上部荷载对地下涵洞的三维数值影响分析 孔 滨 ．肖 川 (1．哈尔滨市政设计院；2．哈尔滨长城建筑集团股份有限公司) 摘 要：选用适当的土体本构模型，建立了桩土的有限元模型，并以某城市道路下桩板式挡土墙的锚桩为例， 分析了上部重车荷载对桩底结构物的影响。 关键词：城市道路 ；锚桩；涵洞；三维数值分析；桩底应力；桩底位移 中图分类号：U441．2 文献标识码：C 文章编号：1008—3383(2009)05—0084一O1 1 引 言 力图可 以看 出最大 的应力 同样发生在桩顶，数值 约为 桩基础由于承受上部结构传递下来的重车荷载会发生 50kN／m。而桩底的主应力接近最小值，大约在 15kN／m 左 变形和沉降，尤其是当桩修建在周围地质情况复杂的情况下 右。由此可见，锚桩桩底的应力很小 ，不会对桩底建筑物产 考虑桩的沉降就显得尤为重要。目前我国在工程应用中往 生很大的压力 。 往只考虑了强度设计要求，未考虑桩底沉降对周围环境的破 4．2 位移分析 坏。因此，对修建在其他建筑物上的桩 ，设计时有必要考虑 从位移可以看出锚桩的位移曲线随桩长逐渐增大，最大 桩底的位移 ，否则可能引起不 良的后果。 位移发生在锚桩顶部，其数值是6．3×10一m，桩底位移值是 2 工程简介 4．9X10～m。位移值非常小 ，对下部建筑物不会造成破坏。 工程位于某城市外环路上，该路路基下为新近填土。路 从位移可以看出最大位移发生在锚桩底部中心。为验证计 外侧下采用桩板式挡土墙。由于该段道路工程下有大型排 算结果的可靠性 ，利用 Rondolph等的剪切位移法计算桩顶 污涵洞穿越 ，一锚桩底部支撑于涵洞上。 荷载和沉降之间的关系式。 3 计算模型的建立 根据圣维南原理，对锚桩的变形及内力有影响的只是距 IV0 [t+ × × 】 锚桩某距离以内的土体，因此在计算时，土体的宽度取为 计算得到桩底位移为0．7X10一m，与本文计算结果相 16m，土体的高度取36m，挡土桩长33m，锚桩长 19m。荷 近。 载采用城一A级标准载重汽车 ，路面全宽内布置四辆重车。 4．3 荷载传递分析 在计算时假设： 桩土体系荷载的传递与桩的长径比有关系，随桩的长径 (1)新填土是均匀密实的； 比-／．／d增大，传递到桩端的荷载减小，桩身下部侧阻发挥值 (2)不考虑水平力的影响。 相应降低。当L／d~40，在均匀土层中，其端阻分担的荷载 计算模型如下： 比趋于零 ；当L／d~100，不论桩端土刚度多大，其端阻分担 (1)土体用 solid45单元模拟，土采用理想弹塑性材料 ， 的荷载值小到可忽略不计。本工程中L／d=19，故桩端将承 采用Drucker—Prager模型； 受一定的荷载。从应力图中可看出桩底的承载很小。 (2)桩采用 solid45单元模拟 ，桩采用弹性材料； 5 结 论 (3)桩土界面复杂，采用接触单元难度较大 ，故采用布 本文建立了桩土共同作用的有限元模型，根据模型的计 尔运算粘贴处理以简化运算；