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摘要：基于ANSYS10.0建立桩基危险截面处的三维有限元模型，在多工况下分析危险截面处的局部应力，为桩基安全合理施工提供必要的依据。
关键词：桩基；船舶撞击力；波浪力；m法；有限元
1 引言
机场特大桥全长6.84km。该桥上部结构采用60m整体预制箱梁，大型浮吊海上吊装施工。边梁吊装重2390t，中梁吊装重2384t。下部结构采用2行2列桩基础，桩径φ1.8m，单桩的纵向受力主筋为33根φ28HRB335钢筋。
2 工况说明
施工阶段，考虑仅在桥墩一侧架设箱梁的情况。运营阶段，考虑桥墩两侧均有箱梁。各种工况如表1所示。
表1 工况表
3 各工况下桩身变位、内力计算
箱梁荷载产生的纵桥向弯矩，假设船舶撞击力、波浪力、流水压力及风载均沿桥纵轴加载。采用m法，可得到入土深度为y的桩基截面上弯矩及截面中心处的轴力。
本工程边梁与中梁重量相差无几，承台规格一致，但桥墩高度在4.214m至9.547m之间，最轻的墩身与最重的墩身重量相差1381kN，因此8中工况的每种工况都要对最轻墩与最重墩分别考虑。
采用m法[1]，各工况下变位、内力统计如表2、表3所示。
4 危险截面上应力计算及结论
采用大型通用有限元程序ANSYS 10.0[2]进行受力分析。选用SOLID45单元模拟C30混凝土，LINK8单元模拟纵向主筋，MPC184单元加载截面弯矩。计算模型见图1。
为避免边界效应影响[3]同时又便于施加荷载，取计算模型为直径1.8m，高0.45m的块体。其中，块体的上表面即为桩基危险截面。在分析的过程中，始终保证混凝土与钢筋协调变形，即二者的模拟单元共用相互接触位置的节点。
由图4可知，施工阶段计浮力时最轻墩危险截面上最小应力为拉应力，大小为0.63MPa，，这时由于桩身未发生开裂。各工况的危险截面上的，经过计算并按序排列后结果如表4。
5 结论及应用
1）施工阶段考虑撞击力时桩基会产生裂缝；考虑波浪力时桩基会产生拉力但不会产生裂缝；运营阶段考虑撞击力或波浪力时桩基不会产生拉力。
2）施工及运营阶段桩基不会被压碎。
为做到安全施工，应注意如下几点：
1）仅在墩顶一侧放置箱梁时，应做好防撞措施；
2）台风期间，应避免仅在墩顶一侧放置箱梁的情况。
参考文献：
[1] 王慧东．桥梁墩台与基础工程[M]． 北京：中国铁道出版社，2006．
[2] 李围．ANSYS土木工程应用实例[M]． 北京：中国水利水电出版社，2007．
[3] 同济大学．苏通长江公路大桥钢索塔锚固区受力分析与试验研究报告[R]．2004
论文作者:朱永强
论文发表刊物:《基层建设》2016年27期
论文发表时间:2017/1/9
标签：桩基论文; 工况论文; 截面论文; 弯矩论文; 危险论文; 阶段论文; 桥墩论文; 《基层建设》2016年27期论文;