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《水平荷载下PHC管桩三桩承载特性的数值模拟分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断进步，PHC（预应力高强度混凝土）管桩因其高承载力、耐久性好等优点，在各类工程项目中得到了广泛应用。
在水平荷载作用下，三桩基础系统的承载特性研究对于保障建筑结构的安全性和稳定性具有重要意义。
本文采用数值模拟分析方法，对水平荷载下PHC管桩三桩承载特性进行深入研究，以期为实际工程提供理论依据和指导。
二、模型建立与参数设置1. 模型建立：为准确模拟水平荷载下PHC管桩三桩的承载特性，本文采用有限元分析软件建立三维模型。
模型中包括三个PHC管桩，以及相应的土体和荷载条件。
2. 材料参数：根据实际工程情况，设定PHC管桩和土体的材料参数，如弹性模量、泊松比、密度等。
同时，考虑土体的非线性特性和水平荷载的动态变化。
3. 边界条件：设定模型的边界条件，包括地基边界和荷载边界。
地基边界采用固定约束，荷载边界则根据实际工程情况进行设置。
三、数值模拟与分析1. 模拟过程：在有限元分析软件中，对模型进行水平荷载作用下的数值模拟。
通过逐步增加荷载，观察三桩系统的位移、应变和内力变化。
2. 承载特性分析：根据模拟结果，分析三桩系统在水平荷载作用下的承载特性。
包括桩身位移、土体位移、内力分布等。
重点关注桩身在水平荷载作用下的受力状态和变形情况，以及土体与桩身的相互作用。
3. 结果对比：将数值模拟结果与实际工程数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。
同时，对不同参数（如桩长、桩径、土体参数等）进行敏感性分析，探讨其对三桩系统承载特性的影响。
四、结果与讨论1. 水平荷载下三桩系统的位移特性：在水平荷载作用下，三桩系统产生一定的位移。
通过数值模拟分析，可以观察到桩身位移的分布规律和变化趋势。
同时，可以分析不同参数对位移特性的影响。
2. 土体与桩身的相互作用：在水平荷载作用下，土体与桩身之间存在相互作用。
通过数值模拟分析，可以观察到土体的变形和应力分布情况，以及土体对桩身的影响。
水平受荷桩非线性有限元分析乔友刚;吴先敏【摘要】利用有限元分析软件PLAXIS对水平受荷桩进行了非线性有限元分析,并采用规范中的m法和NL法进行了计算.结果表明,3种方法计算的桩身位移与弯矩分布图形状相似,桩身位移与弯矩随桩顶水平力的增大而增加;水平力较小时,采用Plaxis计算出的桩身最大弯矩小于m法与NL法的计算结果,水平力较大时,桩上部范围内的土表现出较强的塑性状态,使桩身弯矩大于后两者的计算值.采用Plaxis可以很好地对水平受荷桩进行模拟,采用软件自带的Mohr-Coulomb模型可以很好地考虑桩周土的塑性,真实反映土的特性,且易于获取参数,可作为水平受荷桩分析的一种有力工具.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2009(000)004【总页数】5页(P38-42)【关键词】m法;NL法;有限元;桩【作者】乔友刚;吴先敏【作者单位】山东水利勘测设计院,山东,济南,250014;山东水利勘测设计院,山东,济南,250014【正文语种】中文【中图分类】TU473.1+1桩基作为一种重要的基础形式，在港口工程中应用广泛。
目前，已有很多水平承载桩的作用机理及其受力特性分析方面的相关理论和方法[1-3]，为桩基在港口码头、海堤工程等以水平荷载为主要控制荷载的工程中得以广泛应用奠定了理论基础。
水平承载桩的工作性能是桩—土相互作用的问题，利用桩周土的抗力来承担水平荷载，桩在水平荷载和力矩的作用下受弯，桩身产生水平变位和弯曲应力。
外力的一部分由桩本身承担，另一部分通过桩传给土体，促使桩周土发生相应的变形而产生抗力，这一抗力阻止了桩变形的进一步发展。
当水平荷载较小时,这一抗力是由靠近地面的土提供的，而且土的变形主要为弹性的，即桩周土处于弹性压缩阶段,随着水平荷载的增大，桩的变形加大，表层土逐渐产生塑性屈服，从而使水平荷载向更深处的土层传递，当变形增大到桩所不能容许的程度或桩周土失去稳定时，桩—土体系便趋于破坏。
斜桩单桩水平静载试验及MIDAS GTS有限元模拟分析秦力;许慧;张冬生;景慎鑫【摘要】依托浙江某圆形煤场工程,在现场进行斜桩单桩的静载荷试验,利用两根与轴心夹角为9.5°、垂向上呈“八”字形布置的斜桩对顶,在竖向抗压承载力710 KN的恒定竖向荷载作用下,进行水平加荷,得到Q-s及Q-△s/△Q曲线,确定斜桩在竖向抗压承载力作用下的单桩水平临界荷载及极限荷载,并得到斜桩单桩的水平承载力.试验结果表示,斜桩单桩的水平承载力为160 ～ 180 KN,约为竖直桩单桩的3倍.同时采用MIDAS GTS有限元软件分别模拟了斜桩单桩和竖直桩单桩的静载荷试验,得到Q-s及Q-△s/△Q曲线,得到斜桩单桩和竖直桩单桩的水平临界荷载和极限荷载,分析曲线得到单桩的水平承载力.模拟结果表示,斜桩单桩的水平承载力约为120 KN,竖直桩单桩的水平承载力约为40 KN,斜桩单桩水平承载力约为竖直桩单桩的3倍.通过静载荷试验和有限元模拟分析,结果表明,桩基静载试验的Q-s及Q-△s/△Q实测曲线和有限元模拟曲线吻合较好,斜桩水平承载力约为竖直桩的3倍.【期刊名称】《东北电力大学学报》【年(卷),期】2016(036)001【总页数】7页(P29-35)【关键词】有限元法;斜桩;水平极限承载力;静载试验;数值模拟【作者】秦力;许慧;张冬生;景慎鑫【作者单位】东北电力大学建筑工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学建筑工程学院,吉林吉林132012;中国联合工程公司,杭州310000;中国联合工程公司,杭州310000【正文语种】中文【中图分类】TO473.1+1斜桩在桥梁、码头、送电铁塔等工程桩基中经常使用，但在一般工业与民用建筑中则很少采用，其原因是依靠承台埋深大多可以解决水平力问题。
目前大跨度屋盖结构已广泛应用于机场、体育场馆、文体活动中心以及展览馆等公共建筑，其屋盖往往采用拱形结构，故支座处会产生很大的水平推力，依靠承台埋深无法解决[1]。
基桩水平静载试验
基桩水平静载试验基本范围：
本方法适用于桩顶自由时的单桩水平静载试验；其他形式的水平静载试验可参照使用。
本方法适用于检测单桩的水平承载力，推定地基土抗力系数的比例系数。
当埋设有桩身应变测量传感器时，可测量相应水平荷载作用下的桩身应力，并由此计算桩身弯矩。
为设计提供依据的试验桩宜加载至桩顶出现较大水平位移或桩身结构破坏；对工程桩抽样检测，可按设计要求的水平位移允许值控制加载。
基桩水平静载试验现场检测相关规定：
加载方法宜根据工程桩实际受力特性选用单向多循环加载法或本规范第4 章规定的慢速维持荷载法，也可按设计要求采用其他加载方法。
需要测量桩身应力或应变的试桩宜采用维持荷载法。
试验加卸载方式和水平位移测量应符合下列规定：
单向多循环加载法的分级荷载应小干预估水平极限承载力或最大试验荷载的1/10 。
每级荷载施加后，恒载4min 后可测读水平位移，然后卸载至零，停2min 测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环。
如此循环5 次，完成一级荷载的位移观测。
试验不得中间停顿。
慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准应按本规范第3.4 条和3.6 条有关规定执行。
当出现下列情况之一时，可终止加载：
桩身折断；
水平位移超过30～40mm （软土取40mm ）；
水平位移达到设计要求的水平位移允许值。
检测数据可按本规范附录C 附表c.0.2 的格式记录。
测量桩身应力或应变时，测试数据的测读宜与水平位移测量同步。
浅析水平受力单桩三维有限元数值模拟与试验研究摘要：桩基础在横向荷载作用下的力学行为实质上是桩土间的接触问题，由于桩土相互作用是高度非线性的，运用数值模拟与现场试验研究方法正是解决非线性问题的有效方法。
关键词：单桩；水平力；有限元中图分类号：tu473.1+2 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）06-（页码）-页数1.单桩水平静载试验结果整理某体训中心工程上部结构采用门式刚架，柱底水平荷载较大，浅基础难以满足要求。
据工程地质条件，设计采用钻孔压浆灌注桩基础。
据地质报告给出各层土的物理力学指标参数，选择②层粗砂和③层细砂为桩基的主要受力层。
设计桩直径400mm，桩长4.1m。
桩基设计参数为：桩侧极限阻力值：，；桩端极限阻力值：；承载力提高系数：土层最不利位置桩端进入③层细砂持力层深度不小于2.5m。
材料参数：桩和承台采用c30混凝土，考虑到钢筋对弹性模量的增强效应取桩的弹性模量为31gpa，泊松比0.16，密度取2500kg/m3；假定桩周土和桩底土为均质土层，据地质勘查报告桩周土（粗砂）参数为：桩周土弹性模量3.75×107pa；泊松比0.22；密度1800kg/m3；粘聚力10kpa；摩擦角25 ?；膨胀角22?；桩底土（细砂）参数为：桩底土弹性模量4.2×107pa，泊松比0.25；密度1900kg/m3；粘聚力8kpa；摩擦角 22 ?；膨胀角20?。
其上部结构采用门式刚架，桩基承受很大的水平推力，据试验结果表1所示：100#试验点承载力极限值达不到设计承载力特征值（80kn）的2倍。
107#试验点承载力极限值达不到设计承载力特征值（80kn）的2倍。
115#试验点承载力极限值达不到设计承载力特征值（80kn）的2倍。
综合桩基础的临界水平荷载为32kn，极限水平荷载为64 kn。
2单桩水平静载试验单桩三维有限元模型结果对比表2可看出有限元模拟结果为：桩基临界水平荷载为26kn，极限水平荷载为72kn；虽然模拟与实测结果有误差，但误差都在20%以内，平均误差在10%以内。
考虑桩端非线性沉降的桩顶竖向力分析陈小锋【摘要】选取通用有限元软件ABAQUS中弹簧单元Spring1模拟桩土接触非线性,假定桩顶竖向力与桩端沉降关系为三折线模型,对实际工程中短桩桩基采用ABAQUS软件进行分析。
分析结果表明:考虑桩端非线性沉降会引起桩顶竖向力重分布;由桩基规范公式计算的桩顶最大竖向力比实际受力大。
【期刊名称】《建筑监督检测与造价》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P5-8 14)【关键词】桩顶竖向力;非线性沉降;桩端三折线模型;弹簧单元【作者】陈小锋【作者单位】华南理工大学建筑设计研究院【正文语种】中文【中图分类】TU473.1目前桩基规范[1]及地基基础规范[2]规定：对于一般建筑物，柱下独立桩基均假定承台为刚性板及反力呈线性分布，得到桩顶竖向力公式，且允许桩顶竖向力大于基桩承载力特征值Ra，但不大于1.2Ra。
由此可知，基桩桩顶竖向力不仅与上部荷载效应有关，而且与基桩的桩端沉降、桩身轴向变形、承台高度等有关。
随着桩长的增大，在较大荷载水平下桩身非线性压缩变形明显增大，桩土相对位移与桩土接触的非线等因素对桩顶竖向力大小影响非常明显。
基于上述考虑，桩基规范认为柱下独立桩基中桩端沉降是线性的，这样往往导致按照桩基规范计算得到的桩顶最大竖向力偏大，结果偏于保守。
对于短桩刚性承台桩基，由于桩土相对位移相对桩身轴向变形及桩端非线性沉降较小，影响并不大。
因此，本文针对短桩刚性承台桩基，忽略桩土相对位移，考虑了桩身轴向变形及承台高度两个因素，分析了桩端非线性沉降对实际工程中某桩基竖向力的影响，认为考虑桩端非线性沉降会引起的桩顶竖向力重分布，同时竖向力最大的基桩会出现卸载情况。
某一工程采用高强预应力混凝土方桩，边长为500mm，单桩承载力特征值Ra=1000kN。
因现场施工单位施工不慎将原设计某5桩基础中一根桩打断而造成废桩。
针对产生废桩的桩基，拟采用增加桩数补强桩基办法，补桩后桩基平面图如下图1所示，其中Z1-Z6表示基桩的编号。
《水平荷载下PHC管桩三桩承载特性的数值模拟分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的发展，PHC（预应力高强度混凝土）管桩因其出色的承载能力和良好的经济性，在各类建筑工程中得到了广泛应用。
尤其在水平荷载作用下的地基基础工程中，对PHC 管桩的承载特性进行深入研究显得尤为重要。
本文将通过数值模拟分析的方法，对水平荷载下PHC管桩三桩承载特性进行详细研究，以期为实际工程提供理论依据和指导。
二、模型建立与数值模拟方法1. 模型建立本研究以实际工程为背景，建立了水平荷载下PHC管桩三桩模型。
模型中考虑了桩土相互作用、桩间相互影响以及不同土层特性等因素，以保证模拟的准确性。
2. 数值模拟方法采用有限元分析软件对模型进行数值模拟分析。
通过对土体、PHC管桩等各部分材料属性的定义，建立各部分之间的相互作用关系，实现对水平荷载下三桩承载特性的模拟。
三、模拟结果与分析1. 水平荷载下的位移特性在水平荷载作用下，三桩的位移变化呈现出一定的规律。
随着荷载的增加，三桩的位移逐渐增大，但增长速度逐渐减缓。
同时，由于桩间相互作用的影响，相邻桩的位移变化具有一定的相关性。
2. 应力分布与传递特性在水平荷载作用下，PHC管桩的应力分布呈现出不均匀性。
其中，桩顶和桩底的应力较大，而桩身中部应力相对较小。
此外，由于土体与桩的相互作用，应力在桩身中传递具有一定的规律性。
3. 三桩承载力的影响因素三桩承载力受多种因素影响，包括土层特性、桩的规格、间距以及排列方式等。
通过对不同工况下的模拟结果进行分析，可以得出各因素对三桩承载力的影响程度。
四、结论与建议通过对水平荷载下PHC管桩三桩承载特性的数值模拟分析，得出以下结论：1. 在水平荷载作用下，三桩的位移变化具有一定的规律性，且受土体与桩的相互作用以及桩间相互影响的影响。
2. PHC管桩的应力分布不均匀，需关注桩顶和桩底的应力情况。
3. 三桩承载力受多种因素影响，实际工程中需根据具体情况进行综合考虑。
