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1、基于ADINA的灌注桩受力有限元分析摘要：对灌注桩受力计算方法进行概括，应用ADINA有限元软件进行计算分析，并对2根混凝土试验桩进行内力测试，与DINA模拟数据进行对比，分析实测数据与模拟数据之间的差别，得出ADINA有限元软件模拟计算方式的优点与不足。关键词：ADINA；承载力；内力测试0.引言 目前桩受力计算，有三种方法：1、基于力学分析的计算方法，有荷载传递法、弹性理论法、剪切变形传递法等；2、经验性的理论方法，如“灰色系统”方法及基于实测资料的神经网络映射方法等；3、数值方法，即有限元法。 桩的摩阻力受桩型、桩长、岩土层分布、底部持力层情况等因素影响的，由于桩土之间及土层之间存在着复
2、杂的相互影响，因此孤立地、简单地叠加已有的各土层试验统计结果是不准确的。桩侧摩阻力的发挥还受多方面的影响：1、受土的体积变化，如砂土的剪缩和剪涨E 、受力后应力角的偏移引起的体积变化等；2、受土层相互作用及桩土相互作用造成的摩阻力变化，即受力方向的变化(抗拉、抗拔)、桩端持力层情况、桩身泊松效应等。因此在桩的计算理论中，有限元法可以考虑到土层之间及桩土之问的相互作用，是比较合理的计算方法。 1.计算分析 ADINA System能提供一个高度集成的有限元程序系统。她能够实现结构、传热、流体以及相互耦合的综合分析功能，是当今国际上唯一的万象合一有限元分析系统。ADINA分析对象可以是线性的，也可
3、以是非线性的。桩土界面分析是典型的接触问题，使用ADINA软件进行计算分析。 ADINA计算模型采用3D立体模型，土体的计算底面在土层下2h处，h为桩长，土层取60D，D为桩径，材料选用Drucker-rager模型，初始地应力施加可通过变换桩单元方法实现。对各条线指定网格划分密度，可根据离桩土层远近划分不同密度的单元。ADINA System物理意义明确，除界面的摩擦因数需根据经验取值外，其余参数均可从工程的岩土勘察报告中获取。与摩擦因数相比，侧摩阻力是一个受桩土之间或土层之间相互作用影响甚小的值，一经确定可直接用于相似界面情况的模拟计算中。 2.实例分析 为使结果具有代表性，选取1根钻孔桩
4、及1根挖孔桩进行有限元分析，对4根桩均进行了内力测试，可深层次地检验有限元分析的结果。钻孔桩桩径为?1000，桩长为23.8m；挖孔桩桩径为400，桩长为12.0m。2根试验桩地质情况及主要有限元参数的取值见表1、2，各土层参数参考地质报告取值. ADINA计算所需要的环境变量参数取自地质勘查报告，根据实际现场试验情况建立等尺寸模型，重力导致的侧向压力乘以摩擦因数，模拟界面条件。摩擦因数不受土层之间或桩土之间的影响。实测结果与计算结果如图2-4。 图1 钻孔桩位移结果 图2 挖孔桩位移实测结果 图3 桩身位移计算曲线 5.结语 通过实测数据与模拟计算数据对比发现，所得数据结果比较吻合，在分层分
5、析桩侧摩阻力与桩身实际位移的关系上也表现较好，使用此种方法可以进行理论计算分析，从而计算的承载力，对桩基础进行优化设计。 有限元计算中界面除摩擦力外，还应存在粘聚力，包括水泥对混凝土和土层的胶结力及因桩身粗糙引起的桩土之间的机械咬合力，若要与实际更符合，应细致研究各种力在不同土层中占有的比例及发挥规律。所以提高模型细化的精度能够更接近实际情况，提高有限元模拟数据的可靠性。 参考文献： 【1】 尤明庆.岩石的力学性质.地质出版社,2007. 【2】 Anagnostou G.A Model for Swelling Rock in Tunneling.Rock Mechanics and RockEngineering,1993,26(4):307-331. 【3】 王梦恕.21世纪山岭隧道修建的趋势.铁道工程学报,1998(增刊):4-7. 【4】 关宝树.21世纪的地下空间利用.铁道工程学报,1998(增刊):553-557.