樁基計算
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2022-04-11
樁基計算的實(shí)例教程
樁-土相互作用一直是有限元模擬類比較頭疼的問題，常規(guī)分析方法分為兩種：
1、采用接觸單元模擬樁-土相互作用，此種方法非線性程度較大，且計算耗時，占用計算資源較多，多用于實(shí)體單元模擬局部細(xì)微結(jié)構(gòu)情況，例如常見的單樁靜力分析。
2、采用彈簧間接模擬樁-土相互作用，此種方法將樁-土之間的相互作用采用等效彈簧來進(jìn)行模擬，適用于一般工程類設(shè)計，且我國規(guī)范諸多條文中均有一定的計算方法，常見設(shè)計軟件例如Midas civil也均采用此類方法進(jìn)行模擬。
本次計算模擬采用上述第二種方法進(jìn)行。
一、工程概況
承臺全樁基礎(chǔ)斷面尺寸為8.5m*8.5m，如下圖所示。其中，承臺厚3m，全樁長32m，采用4根直徑為2m的鉆孔灌注樁，樁基礎(chǔ)混凝土全部采用C30混凝土，彈性模量，泊松比μ=0.2，質(zhì)量密度為2500kg/m3，地基土的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=10000kN/m^4,上部荷載為軸力F=31450KN，水平剪力V=2487KN，彎矩M=5874KN.m，采用ANSYS對其進(jìn)行靜力計算分析。
二、模擬思路
按照規(guī)范，地基土堆樁柱側(cè)面的地基系數(shù)隨深度y成正比例增長，即C=my（m是“m”法的地基系數(shù)），故可先從覆蓋層頂面（沖刷線）向下繪出地基系數(shù)圖，如下圖所示。本例將樁柱全長等分為18段，各中間集中彈簧的剛度可按下式計算：
頂部集中彈簧的剛度為：K0=W0*b
各集中彈簧計算剛度如下
按照上述思路，本工程計算模擬思路如下：
1）采用beam188模擬樁基礎(chǔ)與承臺；
2）承臺與樁基礎(chǔ)樁頂采用MPC184剛臂單元模擬剛接關(guān)系；
3）采用彈簧單元模擬不同深度處土層對樁的作用，通過不同彈簧剛度實(shí)現(xiàn)。
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展開 excel坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)程序.txt
本人作圖一般使用excel，在進(jìn)行基坑或者樁基數(shù)值模擬計算結(jié)果后處理的時候經(jīng)常需要沿深度繪圖。而通常畫出來的圖是這樣躺著的：
通過上面的小程序可以通過執(zhí)行宏讓坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)得到如下效果：
?主樓厚筏板與車庫薄板交界處構(gòu)造加強(qiáng)
?沉降后澆帶構(gòu)造特殊處理 -------用于砼外墻
?沉降后澆帶構(gòu)造特殊處理-------用于底板
?車庫結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土標(biāo)號應(yīng)重點(diǎn)說明
?基坑回填要求
?與主樓相連的車庫基礎(chǔ)等級及樁基等級
《建筑基底基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》及《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中“層數(shù)相差超過10層的高底層連成一體建筑物”為甲級。
審圖中心一般認(rèn)為與主樓相連的車庫基礎(chǔ)等級及樁基等級均為甲級。
設(shè)計時應(yīng)注意：
★ 車庫如設(shè)抗拔樁，必須有設(shè)計試樁；
★ 必須進(jìn)行車庫沉降計算；
?主樓基礎(chǔ)及樁基計算時活荷載折減注意點(diǎn)
★SATWE信息中“傳給基礎(chǔ)的活荷載折減”對JCCAD中基礎(chǔ)計算無效；
★基礎(chǔ)活荷載折減系數(shù)必須在JCCAD的“荷載組合參數(shù)”中輸入；
★JCCAD“荷載組合參數(shù)”中不能勾選“自動按樓層折減活荷載”，可以直接在“活荷載按樓層折減系數(shù)”中填寫折減系數(shù)。
三、車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟(jì)性控制要點(diǎn)
1、地下車庫建筑經(jīng)濟(jì)性控制
a)停車位數(shù)量由小區(qū)總戶數(shù)確定，地下車庫每平方米土建造價約2000元，在保證停車位數(shù)量的前提下，每個車位所攤的面積越少，成本就越低。一般來說，不含主樓地下室面積的情況下，單車位所攤面積為28個平方；含主樓地下室面積時，單車位所攤面積為31~32個平方。
b)地下車庫的檔次與小區(qū)的檔次相關(guān)，對于豪宅級別的，地下車庫采用大柱網(wǎng)、大層高；對于一些剛性需求的住宅，地下車庫可采用小柱網(wǎng)、低層高。
c)柱網(wǎng)8.1mx8.1m、層高3.9m車庫，含鋼量約為110~120Kg/m2；
柱網(wǎng)5.0mx6.0m、層高3.2m車庫，含鋼量約為92~96kg/m2。
以上數(shù)據(jù)建筑面積均不包括主樓地下面積，均為非人防情況。
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嵌巖樁設(shè)計若干問題探討》（趙杰林 2016）
最短樁長：嵌巖樁長徑比大于3
《沉管灌注短樁在工程中的應(yīng)用》（關(guān)朝江 2010）
《大直徑嵌巖灌注樁長徑比問題的計算和分析》
（李文萍等 2011）
樁的長徑比小于3，按照淺基礎(chǔ)計算
長徑比3-6之間采用樁基承載力驗(yàn)算公式，端阻力折減
長徑比大于6，直接按照樁基模式計算
樁-土相互作用一直是有限元模擬類比較頭疼的問題，常規(guī)分析方法分為兩種：
1、采用接觸單元模擬樁-土相互作用，此種方法非線性程度較大，且計算耗時，占用計算資源較多，多用于實(shí)體單元模擬局部細(xì)微結(jié)構(gòu)情況，例如常見的單樁靜力分析。
2、采用彈簧間接模擬樁-土相互作用，此種方法將樁-土之間的相互作用采用等效彈簧來進(jìn)行模擬，適用于一般工程類設(shè)計，且我國規(guī)范諸多條文中均有一定的計算方法，常見設(shè)計軟件例如
（1）主樓、裙房或地下車庫的基礎(chǔ)均采用樁基，并經(jīng)計算相鄰柱基不均勻沉降值小于2L/1?000；
（2）主樓、裙房或地下車庫的基礎(chǔ)埋置深度較深，地基持力層為密實(shí)的高承載力、低壓縮性土，壓縮模量大，且基底的附加壓力小于土的原生壓力，各自的基礎(chǔ)沉降量很小，經(jīng)計算主樓與裙房或地下車庫相鄰柱基不均勻沉降值小于2L/1?000；
（3）主樓基礎(chǔ)采用柱基或復(fù)合地基
對于摩擦型樁，勘探孔的深度應(yīng)符合下列規(guī)定：
①一般性勘探孔的深度應(yīng)進(jìn)入預(yù)計樁端持力層或預(yù)計最大樁端人土深度以下不小于3m；
②控制性勘探孔的深度應(yīng)達(dá)群樁樁基(假想的實(shí)體基礎(chǔ))沉降計算深度以下1～2m，群樁樁基沉降計算深度宜取樁端平面以下附加應(yīng)力為上覆土有效自重壓力20％的深度，或按樁端平面以下(1～1.5)ｂ(ｂ為假想實(shí)體基礎(chǔ)寬度)的深度考慮。
3 樁基驗(yàn)算
根據(jù)荷載的最不利組合，利用樁柱墩臺空間計算程序得到樁基的設(shè)計荷載組合如下所示（船舶撞擊時）：
感興趣的可以查看附件，謝謝！
excel坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)程序.txt
本人作圖一般使用excel，在進(jìn)行基坑或者樁基數(shù)值模擬計算結(jié)果后處理的時候經(jīng)常需要沿深度繪圖。而通常畫出來的圖是這樣躺著的：
通過上面的小程序可以通過執(zhí)行宏讓坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)得到如下效果：
設(shè)計時應(yīng)注意：
★ 車庫如設(shè)抗拔樁，必須有設(shè)計試樁；
★ 必須進(jìn)行車庫沉降計算；
?主樓基礎(chǔ)及樁基計算時活荷載折減注意點(diǎn)
★SATWE信息中“傳給基礎(chǔ)的活荷載折減”對JCCAD中基礎(chǔ)計算無效；
★基礎(chǔ)活荷載折減系數(shù)必須在JCCAD的“荷載組合參數(shù)”中輸入；
★JCCAD“荷載組合參數(shù)”中不能勾選“自動按樓層折減活荷載”，可以直接在“活荷載按樓層折減系數(shù)”中填寫折減系數(shù)。
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