桩的刚度计算 - 360文档中心

桥梁桩基基础的刚度计算及有限元模拟

Pi
=
P n
;
Qi
=
H n
;
Mi
=
My n
式中：n = 桩的根数。
(2-1)
图 2-1 单桩、单排桩及多排桩
图 2-2 桩的轴向荷传递
由此可知，单排桩荷载分配后可按单桩计算，单排桩和单桩可归为一类。
多排桩如图 2-1c)所示，指在水平外力作用平面内有一根以上桩的桩基础，不能直接应用上述公式计算各桩顶作用力，需用结构力学方法另行计算。
计算基桩内力首先应该根据作用在承台底面的总外力 P, H, M，计算出作用在每根桩顶的荷载 Pi, Qi, Mi 值，然后才能计算各桩在荷载作用下各截面的内力与位移。桩基础按其作用力 H 与基桩的布置方式之间的关系可归纳为单桩、单排桩及多排桩等三种类型来计算各桩顶的受力，如图 2-1 所示。
所谓单桩、单排桩是指在与水平外力 H 作用面相垂直的平面上，由单根或多根桩组成的单根（排）桩的桩基础，如图 2-1a)、b)所示，对于单桩来说，上部荷载全由它承担。对于单排桩，可假定作用于承台底面中心的荷载平均地分布在各桩上，即
本文中基础刚度指桥梁墩柱承台或支座处（有限元模型约束位置）发生单位位移（线位移或转动位移）所需施加的力或力矩，它是基础的整体刚度，对桩基来说，基础刚度指承台顶部（或底部）的整体刚度，而不是单桩刚度。本文重点介绍弹性桩基础的基础刚度分析理论及计算方法，其原理实质上是考虑土弹性抗力的深埋基础的受力分析，因此，它的分析方法不仅适用于桩基，也可很容易推广到任何深埋基础，如沉井、气压沉箱、管柱等深基础计算。

管桩水平承载力计算

管桩水平承载力计算桩水平承载力是指桩的抗侧力能力，是桩基础设计和施工中需要重点考虑的一个指标。

桩水平承载力的计算方法有很多种，常见的有静力分析法、动力分析法、试验法等。

下面主要介绍静力分析法和动力分析法两种计算方法。

一、静力分析法：静力分析法是通过土力学原理，根据土体的力学性质，计算桩在侧向荷载作用下的水平承载力。

主要包括刚度方法和土压力分布法两种计算方法。

1.刚度方法：刚度方法是根据桩与土体之间的刚度差异来计算桩的水平承载力，常用的有极限平衡法、有限差分法、有限元法等。

其中，基于极限平衡法的计算比较常见，步骤如下：(1)假设桩的侧向土壁是铰接的，即桩与土壁之间无摩擦力，土壁不发生变形；(2)假设土体的应力及变形分布满足柯西弹性体的假设；(3)根据桩与土体之间的刚度差异，可以得出桩的水平承载力。

2.土压力分布法：土压力分布法是根据土的压力与位移的关系，计算桩的水平承载力。

常用的计算方法有半解析法和数值方法等。

步骤如下：(1)假设桩的侧向土壁满足弹性理论；(2)根据桩与土体之间的弹性特性，建立土压力与位移的关系；(3)通过求解土压力与位移的方程，可以得出桩的水平承载力。

二、动力分析法：动力分析法是通过桩的震动响应来计算桩的水平承载力，主要包括共振振动法和波动等分析法两种计算方法。

1.共振振动法：共振振动法利用地震波或振动源作用下，桩在共振状态下的位移与力的关系，计算桩的水平承载力。

常用的计算方法有共振理论和能量耗散法等。

步骤如下：(1)假设桩在共振状态下，即地震波或振动源与桩的共振频率相等；(2)根据桩的动力响应，计算桩的位移与力的关系；(3)通过求解共振频率与位移的方程，可以得出桩的水平承载力。

2.波动等分析法：波动等分析法是通过桩在地震波或振动源作用下的波动等传播过程，计算桩的水平承载力。

常用的计算方法有单桩法和双桩法等。

步骤如下：(1)假设桩与土体之间的相互作用满足弹性理论，桩与土体之间的刚度满足一定的关系；(2)根据桩与土体之间的动力特性，建立桩的动力方程；(3)通过求解动力方程，可以得出桩的水平承载力。

单桩水平承载力及水平静刚度计算方法比较

ＳＰ５— ０Ｃ２６０×１Ｌ计算参数表２×
６ｍｍ）所对应的荷载为单桩水平承载力设计值；当
缺少单桩水平荷载试验资料时，可按下式估算预制
桩、钢桩、身全截面配筋率不小于０６％的灌注桩．５桩单桩水平承载力设计值：
维普资讯
浙江建筑，２第５卷，３期，０８年３月第２０
ＺｅｉｇＣｎｔｃｏ，Ｖ１２，Ｎ．，Ｍａ．０８ｈｊｎｏｓｕｔｎｏ．５ｏ３ａｒｉｒ２０
单桩水平承载力及水平静刚度计算方法比较
积层。各土层主要物理力学性质指标见表１。
１地质条件和土性参数
拟建场地位于上海市宝山区，地北侧原分布场
表１各土层力学特性指标
收稿日期：０７—１２０１—１６
作者简介：陈
２０１ｋａ泊松比为０３ＳＰ０．６× ０Ｐ，．，Ｃ６０隔板至桩端距离２隔板至桩顶内填充Ｃ０混凝土，５ｍ，３混凝土
计承载力外，国相关规范或手册推荐采用地面处美
桩的侧向变形为６～１２ｍｍ，应的桩头荷载作为对设计荷载。
表２Ｓ６０×１Ｐ０２×Ｌ、Ｐ０ｓｇ０×１２×Ｌ和
《筑桩基技术规范》的规定，于钢筋混凝土预建对制桩、桩、身全截面配筋率不小于０６％的灌钢桩．５

一柱一桩基础转动刚度的研究

一柱一桩基础转动刚度的研究摘要：本文基于弹性地基梁理论，建立一柱一桩加基础连系梁情况下的计算模型，对此情况下的基础转动刚度进行研究。

结合算例，针对基础刚度对柱的影响进行分析，并提出相关设计建议。

关键词：转动刚度；弹性地基梁；一柱一桩1、概况随着机械设备和施工工艺的发展，钻（冲）孔灌注桩的优势更加明显，适用范围越来越广。

在实际工程中，对于柱底竖向荷载不大的情况，一柱一桩就可满足使用要求。

但在实际设计时，上部结构的计算均假定柱底刚接，基础转动刚度无限大。

浅基础、筏板基础及多桩承台（三桩以上）均可满足此假定。

现行的规范[1]第4.2.6条对于一柱一桩有如下规定：“一柱一桩时，应在桩顶两个主轴方向上设置连系梁。

当桩与柱的截面直径之比大于2时，可不设连系梁”。

根据此条的条文解释，连系梁的作用在于保证桩基的整体刚度，且当桩与柱的截面直径之比大于2时才可满足柱底为固端的假定。

但规范未对连系梁的刚度提出要求，也未明确连系梁刚度的计算方法。

且对于桩与柱的截面直径之比小于2的情况，规范亦未提出满足柱底为固端假定的措施。

当桩和连系梁刚度无法满足柱底刚接的要求时，将会使上部结构的刚度偏小，位移偏大，为结构设计留下隐患。

针对此情况，本文对一柱一桩连接节点区域的转动刚度进行研究，并提出建议。

2、建立模型在轴向取一个断面，如下图1，取一根桩及左右连系梁，简化为如图2所示的计算简图。

假定与桩和基础梁接触的土为具有刚度的弹簧，弹簧的刚度K=bk0（其中b为连系梁或桩接触宽度（m），近似取梁宽和桩直径，k0为土体的基床系数（kN/m3））。

连系梁与相邻承台连接点为固定端。

桩的下端为固定端。

混凝土的弹性模量为Ec，柱的高度为H，桩的直径为D，连系梁的截面为bxh（宽x高）。

承台与连系梁、桩均为刚接。

柱截面为axa（宽x高）。

3、分析在计算上部结构时，一般假定柱底刚接，假定柱上下端为固定端，柱脚转动刚度为M1=a4Ec/3H，与柱相连的左右两端及桩产生单位转角的弯矩分别为M2、M3、M4。

满足桩轴向刚度条件的高桩码头桩基计算模型

ｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｘｉａｌｓｐｒｉｎｇｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｉｓｇｉｖｅｎ．Ｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅａｘｉａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｐｉｌｅｏｕｆｎｄａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ
２０１３年１２月
水运工程
Ｐｏｒｔ＆ＷａｔｅｒｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｄｅｅ．２０１３
第１２期
总第４８６期
Ｎｏ．１２Ｓቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｅｒｉａｌＮｏ．４８６
桩轴向刚度条件的高桩码头桩基计算模型
ｉｍａｇｉｎａｒｙｉｆｘｉｎｇｐｏｉｎｔｓｍｅｔｈｏｄａｎｄｍ－ｍｅｔｈｏｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｘｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｐｉｌｅｓｈａｔ，ｆｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｔｐｉｌｅｔｏｐａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｓｏｆｅａｃｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
中图分类号：Ｕ６５６．１文献标志码：Ａ文章编号：１００２～４９７２（２０１３）１２ — ０１６５ — ０６

多层地基中横向承载变刚度桩的计算与实践

Fig.3 experiment piles and its test device 62.89 m 53.75 m 51.00 m 48.00 m 46.00 m 43.71 m 40.00 m 37.00 m 34.28 m 1 卵石 2 卵石 3 风华灰岩 4 溶洞 5 弱风华灰岩 6 微风华灰岩 29.00 m 0.099e4 图 4 五里亭大桥变截面桩及其计算结果 Fig.4 wuliting bridge variety section pile and its calculation result 0.011e5 桩身弯矩 M /(kN・ m) 0.223e5 0.245e5 0.150e4 0.037e4 1.25e-3 0.811e-3 -0.255e4 -0.316e4 -0.268e-3 -0.618e4 -0.464e4 水平推力 Q=1 500 kN 桩身剪力 Q /kN 桩身横向位移 X /mm
c 0l 2 = c l 2 + c l 3 I i'−1Vi
l = 1,2,3,4 （１１）
由（５）、（７）式，得：
i = Ｎ，Ｎ－１，…，２，１（１２） Fi i = [∏ C 0 ( hk )]F10 ，
k =i
1
由式（12）即可算出桩的全部内力和位移，并得出桩顶刚度值。１．３应用程序简介据上述理论，笔者开发了应用程序（ PAP）。程序的输入、输出数据如下（所有量采用国际单位制换算：力—kN，长度—ｍ，角度－rad.）：（1）输入数据整体数量：单排桩的根数；每根桩的分段数。几何数据：每段桩的截面尺寸（圆形截面内外径，矩形截面内外边长）；桩段长度；计算宽度。物理参数：每段桩地基指数ｎ；地基比例系数ｍ；土（岩）竖向抗力系数Ｖ；地表处土（岩）抗力系数；桩的弹性模量Ｅ。施加外力：桩顶弯矩；桩顶水平推力。边界条件：桩尖边界条件（固结、铰结、自由不计入抗力偶、自由计入抗力偶，四者选一）。（2）输出数据桩顶数据：桩顶水平位移,转角,水平位移刚度 ,转动刚度。桩身数据：桩段号，截面号，弯矩，剪力，水平位移，转角。

桩的刚度计算范文

桩的刚度计算范文桩是土木工程中常用的一种基础结构，用于承受建筑物或其他结构的荷载，起到传力和稳固的作用。

桩的刚度计算是确保桩能够满足设计要求，承受荷载并保持结构的稳定的重要环节。

本文将以海洋平台上的钢管桩为例，介绍桩的刚度计算的方法和步骤。

一、桩的刚度计算的基本理论桩的刚度主要分为弯曲刚度和剪切刚度两个方面。

弯曲刚度是桩在受到弯矩作用时的抗弯性能，剪切刚度是桩在受到剪切力作用时的抗剪性能。

桩的刚度计算要考虑到桩身的材料强度、几何形状和截面面积等因素。

桩的弯曲刚度计算涉及到弯矩的传递和桩的抵抗能力。

在计算弯曲刚度时，可以根据桩的截面形状和材料的强度来计算桩的抗弯能力。

同时，还需要考虑土体存在的侧阻力对桩的刚度的影响，计算桩的侧阻力来确定桩的刚度。

桩的剪切刚度计算主要是考虑桩的抗剪能力，可以根据桩身的截面形状和材料的强度来计算桩的抗剪能力。

同时，还需要考虑土体存在的剪切力对桩的刚度的影响，计算桩的抗剪能力来确定桩的刚度。

二、桩的刚度计算的步骤1.确定桩的截面形状和材料的强度，根据设计要求选择合适的钢管材料，并确定桩的截面形状。

2.计算桩的弯矩和剪切力。

根据设计荷载和结构要求，计算出桩在受荷过程中所受到的弯矩和剪切力。

3.计算桩的抗弯能力。

根据桩的截面形状和材料的强度，计算出桩的抗弯能力。

对于钢管桩来说，可以采用弯矩—曲率法来计算桩的抗弯能力。

4.计算桩的侧阻力。

根据土体的性质和桩的几何形状，计算桩的侧阻力。

对于钢管桩来说，可以采用桩侧阻力的经验公式来计算。

5.计算桩的抗剪能力。

根据桩的截面形状和材料的强度，计算出桩的抗剪能力。

对于钢管桩来说，可以采用截面抗剪计算公式来计算。

6.综合计算桩的刚度。

将桩的弯矩、侧阻力和剪切力综合考虑，计算出桩的刚度。

可以根据设计要求和结构的性能要求，确定桩的刚度。

三、桩的刚度计算的注意事项1.桩的刚度计算要考虑桩身的整体性能和材料的强度。

在计算桩的刚度时，要综合考虑桩的截面形状、材料的强度和土体的影响。

岩土桩土相互作用土弹簧刚度计算方法

岩土桩土相互作用土弹簧刚度计算方法一、引言对于城市高架桥梁、大跨桥梁等桩承重要工程结构，除保证其上部结构的抗震安全性外，在遭受大地震作用时避免其基础受损也十分重要。

近几年国外发生的大地震（如日本神户地震等）的震害表明，坐落在软弱土层上的桥梁桩基的震害十分突出，桩土相互作用这一课题又引起了人们的重视。

对于基础坐落在软弱土层上的桥梁结构来说，在地震发生时，桥梁上部结构的惯性力将通过基础反馈给地基，使地基产生局部变形。

同时，地基自身也会因地震力作用而发生变形，反过来影响上部结构的反应。

这即所谓地基一结构系统的相互作用。

考虑地基一结构系统的相互作用的影响，不仅可以更准确地掌握桥梁上部结构的地震反应，对于正确计算土中基础的内力和变形也十分必要。

土与结构相互作用的研究已有近60〜70年的历史，待别是近30年来，计算机技术的发展为其提供了有力的分析手段。

桩基础是土建工程中广泛采用的基础形式之一，许多建于软土地基上的大型桥梁结构往往都采用桩基础，桩一土动力相互作用又是土一结构相互作用问题中较复杂的课题之一。

至今已有不少关于桩基动力特性的研究报告，国内外研究人员[1-8]也提出了许多不同的桩一土动力相互作用计算方法。

从研究成果的归类来看，理论上主要有离散理论和连续理论及两者的结合，解决的方法一般有集中质量法、有限元法、边界元法和波动场法。

60〜70年代，美国学者J.penzien[9]等在解决泥沼地上大桥动力分析时提出了集中质量法，目前已在国内外得到了广泛的应用。

集中质量法将桥梁上部结构多质点体系和桩一土体系的质量联合作为一个整体，来建立整体耦联的地震振动微分方程组进行求解。

该模型假定桩侧土是Win kier连续介质。

以半空间的Min dlin静力基本解为基础，将桩一土体系的质量按一定的厚度简化并集中为一系列质点，离散成一理想化的参数系统。

并用弹簧和阻尼器模拟土介质的动力性质，形成一个包括地下部分的多质点体系。

PenZien方法的优点是可以方便地考虑成层土的非均匀性，非线性和阻尼特性等因素。