建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 工程 技术 Engineering and Technology 第45卷第2期 2018年1月
基 于 有 限 单 元 法 的 钻 孔 咬 合 桩 支 护
结 构 的 静 力 分 析
付 建 中
(中铁 建设 集 团有 限公 司 ，北京 100040)
[摘 要 ]以六盘水市钟山大道地下人防工程基坑支护工程为工程实例，使用有限单元法对钻孔咬合桩支护结构在主动土压
力作用下的响应进行 了分析，利用大型通用软件 ANSYS建立了结构体有限元模型，对结构体及基岩在土压力及重力载荷下响
应进行了数值模拟，在结果分析的基础上对工程建设提 出合理化建议 。
[关键词 ]有限单元法 ；钻孔咬合桩 ；土压力
[中图分类号 ]TU473．1 [文献标志码 ]A [文章编号 ]1001—523X (2018)02-0063~92
Based on Finite Elem ent M ethod of Static Analysis of D rilling
Occlusive Piles Supporting Structure
Fu Jian—zhong
[Abstract]This article in Liupanshui city Zhongshan road underground civil air defense engineering foundation pit supporting
project for an engineering example，using finite element method for drilling occlusive piles supporting structure under the effect of active earth pressure was analyzed，and the response ofthe large softwareANSYS to establish the finite element model ofstructure，the structure
and the bedrock under the earth pressure and gravity load response is simulated，and based on the analysis of the results of engineering
construction rationalization proposal is put forward．
[Keywords]finite element method；drill bite pile；earth pressure
1 工程概况
六盘水市人民广场及钟山大道地下人防工程拟建场地位
于六盘水市钟 山区钟山大道。项 目由钟 山大道、人 民广场北
部及人民广场南部3部分构成。钟 山大道场区按设计标高开
挖后将形成8．9～9．5m高土质边坡及岩土混合边坡。拟建场区
位于六盘水市城市中心繁华地带，拟建场地周边建筑物密集，
边坡破坏后果严重，边坡安全等级为一级。
本工程为永久性支护工程，使用年限与拟建物相同，基
坑支护采用钻孔咬合桩，局部土层较厚段辅以内支撑对边坡
进行支护。
2 荷载计算及数值建模
2．1 土压力计算
本文选取支护结构中最危险段作为研究对象，据场地地
钻探资料分析，此段地层主要为第四系及石炭系摆佐组。按
地层新老顺序 自上而下分述如下 ：人工填土平均厚度约2．0m，
细砂含碎石约4．6m，以下为中风化白云岩。根据相关规范及
经验，相关岩石力学参数如下。回填块石 ：y=18kN／m ，粘聚
力 C=0kPa，内摩擦角 ~p=30。~40。；细砂含碎石 ：y=17kN／m3，
粘 聚力 C=0kPa，内摩 擦角 ~p=15。f~=130kPa；中风 化 白云
岩 ：A=3000kPa，C~=700kPa，~k=35。，)，=25kN／m 。钻孔咬合桩
支护结构的土压力计算采用主动土压力，计算理论采用 朗肯
土压力理论。
式中： 为郎肯主动土压力；y为土体容重； 为内摩擦角；
Z为土体深度。
第二层土压力计算应改进郎肯主动土压力计算，如式 (4)
所示 ：
= [ +y2(z一 )】留 (45。一 ) (4)
式中 ：h 为第一层土体厚度 ；Z为总土体深度。
土压力计算如图1所示。
图1 咬合桩主动土压力示意
对于无粘性土郎肯主动土压力计算可采用式 (1)一(3) 】： 2．2 有限元模型建立
yztg2(45 ) (1)
=yzK,, (2)
ga=tan (45。- (3)
收稿日期 ：2017~)9—19
作者简介 ：付建中 (1975一)，男，北京市人，高级工程师，执行总经理， 丰薯研究方向为岩十工稃、市政工稗
咬合桩有限元模型的建立采用整体建模的方法，混凝土
桩与冠梁接触面及桩与基岩接触的位置均采用直接耦合的方
法，重力加速度取 9．8m／s 。
其 中，钢筋混凝土桩采用整体建模，用 solid45号单元模
拟，材料属性换算弹性模量 33．2GPa，泊松 比0．167，密度
2500kg／m3；素混凝土桩用 solid45号单元模拟，材料属性弹性
模量 25GPa，泊松 比0．167，密度 2500kg／m~；冠梁用 solid45
号单元模拟，材料属性换算弹性模量 31 GPa，泊松 比0．167， 密度 2500kg／m~；基岩采用 solid45号单元模拟，材料属性换
算弹性模量 75GPa．泊松比 0．25，密度 2500kg／m3，模型如图
2所示。
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第45卷第2期 20I8年1月 工程技术 Engineering and Technology 建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development
图2 咬合桩有限元模型
3 计算结果及分析
从整体侧向位移图 (图3)可得出咬合桩支护结构的位移
分布层次明显，由上向下递减，最大侧向位移发生在冠梁所
在位置 0．977 nlm。
由图4可得 出，第一主应力的分布上部较小，下部较大，
最大值为拉应力出现在桩与基岩交界处且在钢筋
基于有限单元法的钻孔咬合桩支护结构的静力分析（论文）.pdf
