弹性抗滑桩内力计算的有限差分一是法.PDFVIP

2第0022 孝2芹 期 Journal o重f C庆ho建rtgq筑ing大Jia n荒．vcrsit v0 瓷b． 孙； 平月 hu i!! ! ! Q · 建筑工程 · 喹世 }世 rn }t ， 文章编号：1oo6—7329(2002)01一Oo13—06 弹性抗滑桩内力计算的有限差分“ 一是”法’ 杨佑发 (重庆大学 十木T程学 院．萤废 400045) 摘要：基于地基 素数。Ⅲ一 ”法的原理．提出1进行描索抗滑桩奎桩内力计算的有限堇分 法 ，同 时 ．蝙 写 1谈 法 的 计 算 和 囤 丹j处理 程 序 。实 例 计 算 坫 果 表 明 ：只善 等 量 差 分轻 取 得 足 蛄 小 ，虽然 所托 丰I乙时 稍 长 ．但 可 获 碍 高精 度 敷 值 解 ．其 精 度 高 于 采 用 传 统 手 算 法 所 得 的 精 度，而且圈 开j处理结果可『尤化抗滑植的结构设计 ．且昔虑 了各种植鹿支承采件。 末方法基 长 原 理 同 悬钟 植法 ，滑 动 面 以 下锚 洒 桂 的 内 力计 算 同鲁 通 桩 芄 全 相 同 ，滑 动 面 以 上 不 同 的 只是 此 时 的 桩 项 条 件 有 所 不 同 。必 须 昔 虑 锚 索拉 力 的 作 用。 地 基 拳敷 m一矗 岳 适 用 于 滑 动 面 以 上 地 层 为 土层 或严 重 风化 岩 屉 ．滑 动 面 以下 为 岩层 的 情 况 。 关键词；地基束教“Ⅲ一 ”̂法 ；锚索抗滑桩·有限差分法 中田分粪号；TU735．8 文献标识码：A 锚索抗滑桩是指在昔通抗滑桩桩顶施加强大的锚索拉力，从根本 I-改变原来_昔通抗滑桩不合 理的悬臂式受力状态，变成上端铰支、下端近似弹性固结或简支梁式受力结构。锚索桩大大减小了 桩身剪力和弯矩，从而减小了桩的截面和桩的埋探，可大幅度降低工程造价。地基系数法是计算抗 滑桩或其它横向受荷桩内力的主要方法之一。由于对地基系数的假定不同，可分为“ 法、 法、 。 r”法、。 一 ”法、。双参数法”等，通常认为。 -k”法适用于滑动面以 上地层为_十层或严重风化岩 层，滑动面以下为岩层的情况。然而，目前人们在计算弹性抗滑桩的内力时，常需按文献[1]中介绍 的查表法。从大量的实例计算来看．由于受袭中系数截断误差的影响，常使计算结果存在一定的误 差，出现与边界条件不相符的现象 为此，作者在采用该法时．利用有限差分数值计算手段， 进行 弹性抗滑桩全桩的内力计算。通过编制相应的计算程序，既可避免繁琐的查表计算．提高计算速度， 又可提高结果的计算精度。 1 基本原理 本方法基本原理同悬臂桩法，滑动面以下锚索桩的内力计算同普通桩完全桕I口J 滑动面以 l不 同的只是此时的桩顶条什有所不同，必须考虑锚索拉力的作用。计算巾必须先求桩顶锚索拉力，拉 力的求法可以根据恳臂桩中所提供的控制桩顶位移法和经验法。然后以桩顶施加拉力和弯钷条件 (本文中假设桩顶弯矩及剪力的大小醒知)，再次以基于地基系数法的有限差分法求解桩身各内力 值 设抗滑桩全长为H 其中，滑动面以上，受荷段桩长为h ；蒲动面以下，锚固段桩长为h：。设蒲 坡推力为梯形分布，地面0和滑动面处A的分布荷载集度为口0和 。桩的截面尺寸为a×6(长× 宽)，桩的抗弯刚度为 (E为弹性模量，』为惯性矩)， 为桩的计算宽度。惜动面以上的地层地基 收柑日期；zo0】～12-1 0 作者掩舟：扬I占发(1968-)．男，潮南酶陵人-捌教授-博士t主要从事工置结构分析方面的，宣学与_|究． 錾 4 庆 建 冀 系敦的比例系敦为 ，滑动面以下地基系数为K 。 抗滑桩受荷段的挠曲微分方程为： E1 dd 4~ x+‰ l = 幻。 + b(q 一 g。) (1) 采用等量分段h，由桩顶往下至滑动面将桩长离散化，如图la,lb所示，则任意节点 处的控制 差分方程l为： ll ( 一2— 4 一】+ 6 一 4 +1+ 2)+ l 一 幻。+ ( 一 ) (2) 即 一 一4一-+(6+警 】 一4 + = [ +( 一 ] 【3】 t ．a J 【b】 (c) (a)桩身 挠曲和差分示意图 #(b)、(c)拄在滑动面处的羲分点 图 1 桩身 挠曲和桩在滑动面处差分点 对于锚索抗滑桩，可假蹬桩顶弯矩及剪力为特定值。 弯矩： =M 亦即 E 1( 一 + l一 2 )一 M 于是 一 2 ¨ 剪力： ． E，舄一Pr 亦即 (一 + 2 一2 ～ 于是 一 一2 一】一 2 + 2一百2P,h~ 对掩普通抗滑桩，则只要令M 一 一O即,q-。 令(3)式中 =0，并将(4)式和(5)式代人，可得 。= 2 一 。+ 2El+ (M + ) (4) (5) (6) I 广T