01_3D 桩基础
钻孔灌注桩的一般规范
1.1桩基础的一般规定1.1.1桩位的放样允许偏差如下：群桩 20mm；单排桩 10mm。
1.1.2桩基工程的桩位验收，除设计有规定外，应按下述要求进行： 1当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，或桩基施工结束后，有可能对桩位进行检查时，桩基工程的验收应在施工结束后进行.2 当桩顶设计标高低于施工场地标高，送桩后无法对桩位进行检查时，对打入桩可在每根桩桩顶沉至场地标高时，进行中间验收，待全部桩施工结束，承台或底板开挖到设计标高后，再做最终验收。
对灌注桩可对护筒位置做中间验收。
PS: 桩顶标高低于施工场地标高时，如不做中间验收，在土方开挖后如有桩顶位移发生不易明确责任，究竟是土方开挖不妥，还是本身桩位不准（打入桩施工不慎，会造成挤土，导致桩位位移），加一次中间验收有理由区分责任，引起打桩及土方承包商的重视。
1.1.3 打（压）入桩（预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩）的桩位偏差，必须符合表1.1.3的规定。
斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角直切值的15％（倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间夹角）。
表1.1.3预制桩（钢桩）桩位的允许偏差（mm）的位移，但由于打桩顺序不当，造成挤土而影响已入土桩的位移，是包括在表列数值中。
为此。
必须在施工中考虑合适的顺序及打桩速率。
布桩密集的基础工程应有必要的措施来减少沉桩的挤土影响。
1.1.4灌注桩的桩位偏差必要符合表的规定，顶标高至少要比设计标高高出0.5m，柱底清孔质量按不同的成桩工艺有不同的要求，按本章节的各节要求执行。
每浇筑50m³必须有一组试件，小于50m³的桩，每根桩必须有一组试件。
表1.1.4 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差1.1.5工程桩应进行承载力检验。
对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验的方法进行检验，检验桩数不应少于总数的1%，且不应少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根.PS：对于重要工程（甲级）应采用静载荷试验本检验桩的垂直承载力。
桩基础设计出现问题的解决方案
1桩和桩基的构造基本要求：（1）摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍；扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍，当扩底直径大于2m时，桩端净距不宜小于1m。
在确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻近桩的影响。
（2）扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的3倍。
（3）桩底进入持力层的深度，根据地质条件、荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径的1~3倍。
在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土、岩溶以及震陷液化等影响。
嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m。
（4）布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。
（5）预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；灌注桩不应低于C20；预应力桩不应低于C40。
（6）桩的主筋应经计算确。
定打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%；静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%；灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%（小直径桩取大值）。
（7）配筋长度：①受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。
②桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥淤、泥质土层或液化土层。
③坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。
④桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢精的长度不宜小于桩长的2/3。
（8）桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm。
主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径（Ⅰ级钢）的30倍和钢筋直径（Ⅱ级钢和Ⅲ级钢）的35倍。
对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接。
桩和柱的连接可按本规范第8.2.6条高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋，柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。
（9）在承台及地下室周围的回填中，应满足填土密实性的要求。
2桩基础设计与施工中经常发生的问题（1）桩基达到其极限承载力而无法压至设计标高。
这里可能存在两种情况，其一是地质报告有误，桩实际承载力大于计算值，必须先做试桩以确定其合理的桩长及承载力。
桩基础工程图文讲义含多张工序示意图
1－铁轨
2－平台车 3－桩
29
四 打入法施工
▪ 打入法也称锤击法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来
克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层 的一种打桩施工方法。
▪ 锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度
快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声 和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。
置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩
35
的施工。
多功能桩架：沿轨道行驶，可作360°回转 ，导架可
伸缩和倾斜。 优点：可适应各种预制桩，也可用于灌注桩施工 缺点：是机构较庞大，现场组装和拆迁比较麻烦
36
钢筋混凝土预制桩施工
钢管桩施工
37
打斜桩
38
海上打桩
多功能桩架
履带式桩架
▪ 桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判
断方法和控制原则与桩的类型有关。 47
（六） 打桩施工常见问题的分析
▪ 在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破
碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩 身严重回弹等。
▪ 发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉
桩操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。
3
4
▪ 桩按施工方法分为预制桩和灌注桩 ❖ 预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲 沉桩、振动沉桩和静力压桩等； ❖ 灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再 浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同， 有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管 成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等。
5
第一节 预制桩施工
第四章 桩基础工程 第一节 预制桩施工 第二节 灌注桩施工
桩基础工程危险源控制措施方案
THANK YOU
04
火灾：桩基础工程中，易 燃材料使用不当可能导致 火灾事故。
05
爆炸：桩基础工程中，易 燃易爆物品使用不当可能 导致爆炸事故。
03
机械伤害：桩基础工程中， 机械设备故障或操作不当 可能导致人员受伤。
06
环境污染：桩基础工程中， 废弃物处理不当可能导致 环境污染。
桩基础工程危险源控制措施
施工前危险源控制措施
编制流程：调查研究、方 案制定、专家论证、审批 发布、实施监督等
实施方案审批及发布流程
内部审核：由项目负责人组织内部 审核，确保方案的合理性和可行性
审批：将修改后的方案提交给相关 部门审批，获得批准后发布实施
实施与监控：按照方案要求，实施危险源 控制措施，并进行定期监控和评估
编制方案：根据项目实际情况， 编制危险源控制实施方案
企业安全管理制 度：如企业安全 生产管理制度、 应急预案管理制 度等
工程特点和现场 情况：如工程规 模、地质条件、 施工工艺等
应急预案适用范围01Biblioteka 020304
应急响应程序
建立应急组织机构，明确各成员的 职责和分工
制定应急预案，包括应急响应流程、 应急处置措施等
定期组织应急演练，提高应急处置 能力
危险源辨识方法： 采用危险源辨识 图，对桩基础工 程施工过程中的 各个环节进行危 险源辨识。
危险源辨识方法： 采用危险源辨识 矩阵，对桩基础 工程施工过程中 的各个环节进行 危险源辨识。
危险源可能造成的危害
01
坍塌：桩基础工程中，土 体坍塌可能导致人员伤亡 和设备损坏。
02
触电：桩基础工程中，电 气设备漏电可能导致人员 触电事故。
04
桩基础工程习题解答
某工程桩基础用1台柴油打桩机打沉管灌注桩，设计桩长12m，桩径500㎜，砼为现场搅拌泵送碎石混凝土， C25粒径≤20（32.5水泥），设置混凝土搅拌站一座，每根桩钢筋用量为110㎏，共有22根桩，试计算打桩工程的全部综合单价。（考虑翻浆高度，计取措施项目费）
混凝土灌注桩的小型工程量为60m3，人工、机械量应该乘以系数1.25。
04
混凝土灌注桩的钢筋笼、地下连续墙的钢筋网和喷射混凝土中的钢筋制作、桩顶或桩内预埋铁件，应按A.4分部的规定列项计算。
03
注：①沉管灌注桩（混凝土桩、砂桩、碎石桩），按设计图示尺寸桩长 (包括桩尖，不扣除桩尖虚体积)乘以设计截面面积以体积计算。
01
灌注桩子目未考虑翻浆因素。灌注工程桩考虑翻浆因素时，沉管桩单桩的翻浆工程量可按翻浆高度0.25m乘以设计截面面积计算；钻孔桩单桩的翻浆工程量可按翻浆高度0.8m乘以设计截面面积计算；灌注工程桩执行相应子目时，可将翻浆因素考虑在综合单价内。
1.列项
2.工程量计算
3.单价换算
合价：89611.56
某工程桩基为钻孔灌注桩，使用潜水钻机2台，泥浆运距2km，混凝土搅拌站1座，共48根桩，每根桩长20m，桩径1m，砼为现场搅拌水下碎石混凝土，C30粒径≤40（42.5水泥），每根桩钢筋笼设计重量为450㎏，每四根桩上设置一个尺寸为8×8×0.8的独立桩承台，每个独立桩承台Ⅰ级钢φ10以内0.90t，Ⅱ级钢2.45t，砼为现场搅拌碎石混凝土，C20粒径≤40（32.5水泥），试计算桩及承台的综合单价。（考虑翻浆高度，计取措施项目费）
桩与地基基础工程
桩基工程有很多优点，随着建筑物的层数越来越高，桩基的使用也越来越广泛，在此选编部分桩基工程的题目，以介绍桩基工程预算编制的有关问题。
桩和桩基础的类型
管柱适合于端承桩 混凝土强度：不低于C25 尺寸：桩直径1.5~5.80m 厚度100~140mm
（三） 钢桩
一．钢桩优缺点
优点： 1. 强度高，承载力高。 ②钢桩壁厚，桩径选择范围大，设计灵 活。 ③轻便易于搬运，沉桩贯入能力强、速 度快，可缩短工期。 ④沉桩时排土量小，对周围建筑影响小， 便于小面积密集打桩。 2. 缺点：用钢量大，成本高；易受腐蚀。
部分挤土桩：周围土体受轻微挤压扰动，土体原状结
01
构及性质没有大的变化。
02 包括：冲孔灌注桩、挤扩孔灌注桩、打入式敞口桩和 敞口预应力混凝土管桩。
挤土桩
在成桩过程中，桩周围的土被挤密或挤开，桩周 围的土收到严重的扰动，土的原始结构遭到破坏， 土的工程性质发生很大变化。
主要包括：沉桩，如锤击、静压振动沉入的预制 桩及闭口预应力混凝土管桩等。
○ 应根据桩受力大小、桩基形式和施工条件等综合因素 确定
○ 钻孔灌注桩直接宜采用0.8~3.2m;挖孔桩直径或最小 边不宜小于1.2m
2.桩身混凝土强度等级和配筋
（1）桩身混凝土等级强度不低于C25
（2）配筋：通过内力计算确定
a:内力计算不需要配筋时，应在桩顶3.0~3.5m内设计 构造钢筋
六.按承台位置分类
根据桩基础承台位置不同分为低承台桩基础和高 承台基础
低承台桩基础的承台底面位于地面（或局部冲刷 线）以下，基桩全部埋入土中，低承台桩基础受 力性能好，能承受较大的水平外力。
高承台桩基础的承台底面位于地面（或局部冲刷线）以上， 基桩部分埋入土中，部分外露在地面以上。施工较方便， 但是受力情况较为不利，稳定性方面也不如低承台桩。
桩—土—结构相互作用三维数值模拟
3、探讨桩—土—结构相互作用的机制：通过分析桩基与土体以及上部结构之 间的相互作用，可以深入了解桩基承载和变形的本质，为工程设计提供理论支 持和实践指导。
在分析模拟结果时，应注意以下可能的影响因素：
1、模型参数的设置：模型参数的准确设置是保证计算结果准确性的关键之一。 应依据实际工程地质资料和现场试验数据合理确定模型参数。
2、网格划分的精度：网格划分的精度对计算结果的准确性有很大影响。在保 证计算效率的前提下，应尽可能提高网格划分的精度。
3、边界条件的处理：边界条件的处理对计算结果的准确性也有很大影响。在 数值模拟中，应合理设置边界条件以反映实际工程情况。
谢谢观看
连续介质模型将土体视为连续的弹性或塑性介质，通常采用有限元法或有限差 分法进行求解。连续介质模型适用于分析小变形和低应力的问题，且计算效率 较高。然而，该方法难以准确模拟复杂的地质条件和应力状态。
混合法是一种结合离散元法和连续介质模型的数值方法。该方法将土体分为若 干个单元，其中一部分单元采用离散元法进行模拟，另一部分单元则采用连续 介质模型进行模拟。混合法的优点在于能够结合离散元法和连续介质模型的优 点，同时降低计算成本。然而，混合法需要合理选择离散元和连续介质模型的 适用范围，以确保计算结果的准确性。
采用有限元法对桩—土—结构相互作用进行了数值模拟，分析了不同土体条件 和桩端荷载对桩基承载力的影响。结果显示，土体条件和桩端荷载是影响桩基 承载力的关键因素。类似地，李志平等（2021）采用有限差分法对桩基在复杂 荷载下的变形进行了数值模拟，探讨了不同土体条件对桩基变形的影响。研究 结果表明，土体条件是控制桩基变形的重要因素，合理的土体模型是提高数值 模拟精度的关键。
方法与模型
桩—土—结构相互作用的数值模拟方法与模型可分为三大类：离散元法、连续 介质模型和混合法。
01_3D 桩基础
8 | Chapter 1. 桥台基础 施工阶段分析
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▶创建堆土体实体
2 点矢量：选择两点把经过两点的方向矢量设置为基准轴。这时点的选择顺序作 为矢量方向。旋转角度（+）值是指顺时针方向旋转。
*
: 几何 > 延伸 > 扩展（Geometry > Protrude > Extrude） 完成创建堆土体和桥台接合部的实体。
Basic Tutorials
4.2 划分网格
网格的形状及质量在有限元分析中是非常重要的。基于压缩、剪切变形 而发生塑性破坏的岩土分析的情况下，三维以六面体为主、二维以四边形为 主生成单元对分析的稳定性更有利，可利用映射网格或自动生成以六面体单 元为主的混合网格。单元越小网格质量提升越高，但为了考虑分析的效率最 好合理确认单元的大小。
▶分析剖面图
9.3m
2
2
.65
Z
.65
2
2
Φ600 × 12mm
.65
1.3
1.3 6.4m
2.5
.65
24m
6.5m
6.5m
5m
3m
3m
12m
X
11m
13m 41.4m
17.4m
2 | Chapter 1. 桥台基础 施工阶段分析
Basic Tutorials
2 设置分析条件
[启动附加的开始文件（06_Pile Element_start）]
*
: 网格 > 生成 > 3D（Mesh > Generate > 3D） 是在三维岩土区域上创建单元的过程。选择岩土/结构实体创建单元。 创建单元时可以按各实体分配属性。可以单独选择实体指定属性，也可
《桩基础工程 》课件
使用的混凝土、钢材等材料质量不达标。
施工方法不当
施工时操作不规范，如打桩顺序不当、桩锤 选择不合适等。
设计考虑不周
设计时未能全面考虑各种因素，如承载力、 沉降等。
解决方案与预防措施
加强地质勘察
施工前进行详细的地质勘察，确保数据的准 确性。
规范施工操作
制定施工方案，确保打桩顺序、桩锤选择等 符合规范要求。
Part
04
桩基础工程的常见问题与解决 方案
桩基础工程的常见问题
桩位偏差
桩位与设计不符，超出允许偏差范围。
桩身断裂
施工时桩身在土层或硬物处断裂。
桩身倾斜
桩身垂直度不符合规范，出现倾斜。
承载力不足
桩基的承载力未达到设计要求。
问题产生的原因分析
地质勘察不足
对施工地点的地质勘察不准确，导致设计时 未能充分考虑地质条件。
经济性
在满足安全性和功能性的
2
前提下，尽量降低桩基工
程的造价，提高经济效益
。
适用性
3 根据建筑物的用途、规模
和地质条件等，选择合适 的桩型和桩基设计。
桩基础工程的施工流程
准备工作
包括施工现场勘查、设计 图纸会审、施工组织设计 编制等。
桩位放样
根据设计图纸，确定桩位 位置并做好标记。
埋设护筒
在桩位处埋设护筒，以固 定桩位并保护孔口。
STEP 03
砂石料
砂石料是混凝土的主要骨 料，其质量和级配对混凝 土的性能有很大影响。
钢材用于制造桩基的箍筋 、主筋等，具有强度高、 塑性好等优点。
材料选择的原则与注意事项
原则
选择材料时应遵循“安全、适用、经济、环保”的原则，确保桩基的安全性和耐久性。
桩基工程施工模型(3篇)
第1篇一、概念桩基工程施工模型是以计算机技术为支撑，通过模拟桩基工程的设计、施工和监测过程，实现对工程决策的优化和风险控制的一种虚拟模型。
该模型通过收集实际工程数据，建立桩基工程虚拟环境，对桩基工程进行仿真分析，为工程设计和施工提供科学依据。
二、特点1. 高度集成：桩基工程施工模型集成了桩基工程设计、施工、监测等多个环节，形成一个完整的工程体系。
2. 高度仿真：通过计算机技术，模拟实际工程环境，使模型具有较高的仿真度。
3. 实时性：桩基工程施工模型可以实时反映工程进度、质量和风险，为工程决策提供及时信息。
4. 优化性：通过模拟分析，对工程设计和施工方案进行优化，降低工程风险。
5. 可视化：模型采用三维可视化技术，使工程设计和施工过程更加直观易懂。
三、应用1. 工程设计：通过桩基工程施工模型，优化桩基设计方案，提高工程安全性、经济性和施工效率。
2. 施工过程模拟：模拟施工过程，提前发现施工过程中可能出现的风险，采取相应措施，确保施工顺利进行。
3. 施工进度控制：实时监测工程进度，确保工程按计划进行。
4. 质量控制：通过模型分析，实时监控工程质量，确保工程质量达到预期目标。
5. 风险评估：评估工程风险，为工程决策提供依据。
四、发展趋势1. 高精度模拟：随着计算机技术的不断发展，桩基工程施工模型将实现更高精度的模拟，提高模型的实用性。
2. 大数据应用：利用大数据技术，收集和分析实际工程数据，为模型提供更丰富的数据支持。
3. 人工智能技术：结合人工智能技术，实现桩基工程施工模型的智能化，提高模型的自适应性和决策能力。
4. 虚拟现实技术：将虚拟现实技术应用于桩基工程施工模型，使工程设计和施工过程更加直观、便捷。
总之，桩基工程施工模型作为一种先进的工程技术手段，在工程设计和施工中发挥着重要作用。
随着计算机技术和人工智能技术的不断发展，桩基工程施工模型将在未来得到更广泛的应用。
第2篇一、桩基工程施工模型概述桩基工程施工模型是指在建筑物施工前，根据设计要求，对桩基工程进行模拟和预测，以确定施工方案、施工工艺、施工参数等，为实际施工提供科学依据。
4种桩基检测基本方法
4种桩基检测基本方法桩基检测的方法多种多样，每种都能达到不同的检测目的，为更提高检测结果的可靠性减少工程隐患的存在，需对桩基进行检测，并对检测过程中出现异常的桩基及时进行处理，以便达到施工要求。
01钻芯检测法这种检测方法是使用钻机钻取芯样来进行的一项桩基检测方法，通过检测桩长及桩身缺陷、桩底沉渣厚度来确定桩端岩土的性状，并能确定桩身混凝土的强度及连续性或密实性是否良好。
适用情况如下。
（1）对试块抗压强度的测试结果有怀疑时。
（2）因材料、施工或养护不良而发生混凝土质量问题时。
（3）混凝土遭受冻害、火灾、化学侵蚀或其他损害时。
（4）需检测经多年使用的建筑结构或构筑物中混凝土强度时。
由于大直钻孔灌注桩的设计荷载一般均较大，用静力试桩法有较多困难，所以常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。
但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，其缺点为，设备庞大、费工费时、价格昂贵，不宜作为大面积检测方法，而只能用于抽样检查，一般抽检总桩量的3%～5%。
02低应变动力检测法这种方法的目的是普查桩身完整性和判定桩身缺陷的程度及位置。
反射波法是建立在一维弹性杆波动理论基础上，在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异界面时，如桩底断桩和严重离析部位、缩径、扩径，将产生反射现象，经接收放大滤波和数字处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，利用波在桩体内传播的速度和相位变化判定桩身质量和缺陷位置。
适用范围：（1）检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。
（2）方法的有效检测桩长范围应通过现场试验确定。
03高应变法该法的适用范围如下。
（1）检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。
（2）进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时，应具有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料。
某高层建筑桩基础及承台设计图纸
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创建分割实体的面时，最好输入大于实体的尺寸。面的大小小于实体时，即使二 者差异微小也不能分割。
*
: 几何 > 延伸 > 旋转（ Geometry > Protrude > Revolve ） 按输入的角度旋转点、线、面的形状，生成更高级的线、面、实体形状
的方式。 旋转堆土体的部分面，建立弯曲的倾斜实体。 目标形状选择堆土体倾斜部分的面，如下图。 旋转轴选择 2 点矢量，如下图，依次选择 2 点矢量。 角度输入 90 后，选择形状预览键，确认生成的形状。、 用同样的方法生成另一部分的实体。
4.1 几何形状建模
*
: 几何 > 顶点与曲线 > 直线（Geometry > Protrude > Extrude ） 由选择的点、线、面形状，生成更高级的线、面、实体形状的过 程。由闭合区域的线，可以一次性生成实体。 建立三维地基、桥台基础及堆土体实体后，生成区分各地层的面。
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4.2 划分网格
网格的形状及质量在有限元分析中是非常重要的。基于压缩、剪切变形 而发生塑性破坏的岩土分析的情况下，三维以六面体为主、二维以四边形为 主生成单元对分析的稳定性更有利，可利用映射网格或自动生成以六面体单 元为主的混合网格。单元越小网格质量提升越高，但为了考虑分析的效率最 好合理确认单元的大小。
3.2 定义属性
对于岩土属性，设置使用何种类型的岩土材料。对构筑物设置为结 构特性，设置结构构件类型及截面形状（截面刚度）。 若采用桩界面单元，可以设置桩端界面上的承载力和弹簧刚度。 使用梁单元作为抗拉压/剪切 /扭转的结构构件，并且定义桩界面周围 和桩端上的刚度，以确定桩与相邻土体的摩擦行为和相对位移。桩界面 单元和界面单元的差异在于可以考虑桩与相邻岩土不共享节点（节点不 耦合），这在三维建模时使用较方便。 测量板单元用在实体单元的边界单元面上，用于分析实体构件内力 的情况下。在本例题中，为了研究基础板上作用的轴力 /剪力 /弯矩等的内 力，在基础板上部单元面上建立测量板单元。 各岩土的属性如下表。
8 | Chapter 1. 桥台基础 施工阶段分析
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▶创建堆土体实体
2 点矢量：选择两点把经过两点的方向矢量设置为基准轴。这时点的选择顺序作 为矢量方向。旋转角度（+）值是指顺时针方向旋转。
*
: 几何 > 延伸 > 扩展（ Geometry > Protrude > Extrude ） 完成创建堆土体和桥台接合部的实体。
▶表. 岩土材料
名称 材料 模型类型 弹性模量 （E） 泊松比（v） 容重（r） K0 粘聚力 内摩擦角
风化土 各向同性 莫尔-库伦 1.2E+04 0.33 19 0.5 2 28
风化岩 软岩 各向同性 各向同性 莫尔-库伦 莫尔-库伦 一般 1.2E+05 0.3 20 0.5 非线性 34 33 200 37 1.2E+06 0.25 24 0.74
桩 1D 梁 桩 管 600× 12 -
桩界面 1D 桩界面 1 -
桩端界面 其它 桩端 4000 160000 -
测量板 2D 测量板 1e-06
6 | Chapter 1. 桥台基础 施工阶段分析
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4 建模
[开始建模] 本例题结合三维形状及单元生成的建模过程，并以基础沉降趋势的 分析为重点，从岩土 /结构材料属性的定义及三维模型的几何文件导入开 始学习。
▶分析模型概要图
通过本例题可以学习如下主要功能及分析方法。 三维地层建模（采用 Mohr-Coulomb 模型） 桩界面单元建模（基于荷载加载的桩界面摩擦力研究） 设置荷载加载步骤 按阶段检查桥台水平位移 按阶段生成荷载- 沉降结果图
Chapter 1. 桥台基础施工阶段分析 1
▶分析剖面图
9.3m
2
2
.65
Z
.65
2
2
Φ600 × 12mm
.65
1.3
1.3 6.4m
2.5
.65
24m
6.5m
6.5m
5m
3m
3m
12m
X
11m
13m 41.4m
17.4m
2 | Chapter 1. 桥台基础 施工阶段分析
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2 设置分析条件
[启动附加的开始文件（06_Pile Element_start） ]
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: 网格 > 生成 > 3D（ Mesh > Generate > 3D ） 是在三维岩土区域上创建单元的过程。选择岩土/结构实体创建单元。 创建单元时可以按各实体分配属性。可以单独选择实体指定属性，也可
以一次性生成整体实体网格后再按各区域分别修改为对应的参数。 包含混凝土结构的堆土体、风化土区域按混合网格划分、底部的风化岩 及软岩层按映射网格，这样可最大限度地生成六面体单元为主的网格。 选择自动- 实体选项。 选择 4 个（桥台、基础板、堆土体、风化土层）实体。 单位大小输入 1。 在过滤菜单内选择混合网格生成器（六面体为主）。 选择预览键，确认要生成的单元节点位置。 选择适用键，确认生成的单元。 选择映射- 实体选项。 选择风化岩、软岩层实体（2 个）。 单元大小上输入 1 后选择确认键。
Chapter 1. 桥台基础施工阶段分析 5
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▶表. 岩土属性
名称 属性 材料
风化土 3D 风化土
风化岩 3D 风化岩
软岩 3D 软岩
堆土体 3D 堆土体
桥台 3D 桥台
各结构构件的属性如下表。设置截面形状后自动计算截面刚度。
▶表. 结构属性
名称 类型 模型类型 材料 截面形状 截面尺寸 厚度 桩端承载力 桩端弹簧刚度 刚度比例系数
桩（界面） 界面和桩界面 桩界面 650 50000 500000
桩界面单元行为可以分为两个部分：法向行为和切向行为。首先假设法向行为是 桩界面和岩土单元进行完全一致的协同变形，并将切向行为视为非线性弹性行为。非 线性弹性行为的定义分为：屈服力的方法和用函数定义的方法。
4 | Chapter 1. 桥台基础 施工阶段分析
Chapter 1. 桥台基础施工阶段分析 7
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选择目标形状及方向时，可以在模型目录树上选择相应的目标形状或在模型窗口 内直接选择。
用同样的方法创建用来分割地层的面。 把主选择过滤变更为线，目标形状选择地层线（2 个）。 方向选择 Y 轴后输入足以分割地层区域范围的长度 70（m）。 取消勾选反向后，点击确认键。
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: 分析 > 分析工况 >设置（ Analysis > Analysis Case > Setting）
首先，设置模型类型、重力方向及初始参数，确认分析中使用的单 位制。单位制可在建模过程及确定分析结果时修改，输入的参数将被自 动换算成设置的单位制。 本例题是以 Z 轴为重力方向的三维模型，单位制使用 SI 单位（kN， m）。
选择工作空间上的所有实体（6 个）后，选择确认键。
为防止单元之间节点没有连接而发生的分析错误，应当在生成单元之前确认是否 生成共享面。用共享面自动生成功能可以一次性的生成所有实体间的共享面，通过形 状>工具>检查形状>检查重复形状可以确认共享面生成与否。
▶ 检查重叠形状 – 自 动生成共享面
Chapter 1. 桥台基础施工阶段分析 11
10 | Chapter 1. 桥台基础 施工阶段分析
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▶合并堆土体实体
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: 形状 > 曲面与实体 > 自动连接（ Geometry > Surface & Solid > Auto
Connect） 是删除生成的所有实体之间重叠的部分，并自动生成共享面的过 程。只有生成了共享面才能在生成单元时在各区域的边界部分确保节点 连接。
堆土 各向同性 莫尔-库伦 3.0E+04 0.3 18 0.5 15 25
桥台 各向同性 弹性 2.1E+07 0.18 25 1 -
▶表. 结构材料
分类 材料 模型类型 弹性系数（E） 泊松比（v） 单位重量（r） 最终剪力 剪切刚度模量（Kt） 法向刚度模量（Kn）
桩 各向同性 弹性 2.10E+08 0.3 74 -
▶完成地层分割
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: 几何 > 布尔运算> 实体（Geometry > Boolean > Solid） 是通过实体运算操作合并或删除重叠部分的过程。 这里为了方便选择，可把之前阶段生成的堆土体实体合并成一个实体。
选择并集菜单。 目标实体选择之前过程生成的堆土体实体（6 个）。 勾选合并面后，选择确认键。
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适用测量板单元（Gauging Shell）（实体单元的剖面的内力研究）
1.2 模型及分析概要
在本例题中，模型由相互不同的 3 个地层和邻接倾斜地基的桥台基础及 桩组成。本例按基于堆土体施工及荷载加载的施工阶段分析。在 6.4x10m 的 基础板上端建立桥台，在堆土体上部把 100（kN/m2）的荷载分成 5 个阶段加 载。在每一阶段中，桥台水平位移及沉降趋势将被分析。同时在基础下部添 加 20 个规格为 600x12mm 的钢管桩，并分析其对基础沉降的影响。生成 2 个 分析工况——使用桩基础前/后进行对比分析，以此来判断桩基础的适用性。 地层构成和模型区域如下图。
▶ 创 建地 基 / 结 构 实 体
目标形状选择地基区域对应的面（1 个）。 延伸>扩展:方向选择 Y 轴后，长度输入所要分析区域的范围 60（m）。 选择适用键，确认生成的实体。 目标形状选择桥台面（2 个）。 方向选择 Y 轴后，输入桥台长度 10（m），选择适用键。 目标形状选择堆土体面（3 个）。 方向选择 X 轴后，以整体坐标系为准勾选反向。 长度输入 10（m）后选择适用键。