JCCAD桩承台计算和筏板有限元计算结果差异简析

5.9.6JCCAD桩承台计算和筏板有限元计算结果差异简析

用JCCAD进行基础设计的时候，对于桩承台基础而言，既可以用“桩基承台及独基沉降计算”，也可以用“桩筏筏板有限元计算”菜单进行计算分析。但两个菜单的计算结果通常都不一样，尤其是用户比较关注的单桩反力的计算结果以及承台的配筋结果往往有比较大的差异。

1.计算模型假设不一样

“桩基承台及独基沉降计算”菜单里所有桩承台是假定为刚性体，即承台的受力变形情况是符合平截面假定的，承台本身没有变形。而在“桩筏筏板有限元计算”菜单里，程序把桩承台视为筏板进行内力分析和配筋计算，承台本身可以根据上部荷载、本身刚度分布以及地基刚度分布自由变形。所以，对于桩反力而言，“桩基承台及独基沉降计算”菜单由于承台被假定为刚性体，只是一个传力构件，计算结果较为均匀，尤其是只有竖向作用时，同一承台下所有桩的桩反力都一样，而“桩筏筏板有限元计算”菜单因为承台被视为筏板，上部荷载的分布以及筏板本身的变形等因素会影响承台底部荷载的分布以及筏板本身的变形等因素会影响承台底桩反力分布，同一承台下的桩反力通常都会有差异。

通过比较可以看出，在只考虑竖向荷载情况下“桩承台及独基沉降计算”菜单里，桩反力最大值最小值及平均值均相同。而“桩筏筏板有限元计算”菜单里桩反力值有明显差异。

另外，因为桩承台计算菜单里桩承台被假定为刚性体，计算配筋的时候只有基础底面钢筋，基础顶面不用配筋。筏板有限元计算菜单里桩承台被假定为筏板，筏板有一定刚度，可以自由变形，原则上筏板上部和筏板下部都应该配置钢筋。

“桩基承台及独基沉降计算”菜单里，承台配筋只有两个方向的基础底面钢筋。而“桩筏筏板有限元计算”菜单里，每个网格的配筋有四个值，分别为两个方向的上部钢筋和下部钢筋。

2.基础以上覆土重以及基础自重计算方法不一样

两个菜单计算基础以上覆土重以及基础自重的时候，计算控制参数以及计算方法都有一定差异。

桩承台计算时，可以由程序自动计算覆土重，也可以由用户手工输入“单位面积覆土重”。如果由程序自动计算覆土重，则程序自动取基础底标高到正负零为覆土厚度，然后按平均容重20kN/m³计算覆土及基础重。如果用户手工输入“单位面积覆土重”，则程序取该值乘以基础面积计算覆土及基础重。筏板有限元计算时，程序先计算基础体积然后再乘以混凝土容重25kN/m³计算出基础本身重量，然后再加上筏板上覆土重量得到基础和覆土总重，计算筏板覆土重时，程序取人机交互输入里定义的单位面积覆土重乘以筏板面积。

如某承台，面积13.5㎡，厚度0.5m，底标高-1.0m，（单位面积覆土重=18*0.5=9），两个计算菜单计算覆土以及自重过程如下：

桩承台菜单（由程序自动计算）：G=（室外自然地坪标高—基础底标高）*基底面积*20=（0-（-1.0）*13.5*20=270kN。

筏板有限元计算菜单：G=基础体积*25+单位面积覆土重*基底面积

=13.5*0.5*25+9*13.5=290.25kN。

3.其他基础的影响

“桩承台及独基沉降”计算菜单里计算桩反力、内力和配筋时，作为一个独立基础考虑，周边基础甚至于与其相连的基础形式如联系梁、防水板等均不考虑。

筏板有限元计算的时候则作为整体式基础，如果有防水板或者联系梁及其他基础形式与承台相连，则这些基础对承台计算的影响在进行有限元分析的时候会如实反映，这样会对计算结果造成一定影响，如果这些基础刚度比较大，如防水板较厚的时候，其对承台计算结果还会有较大的影响。

4.小结

JCCAD中“桩承台及独基沉降计算”以及“桩筏筏板有限元计算”菜单都能计算桩承台，但两个菜单计算时计算的模型假定不一样，覆土及自重控制参数及计算方法也有差别，与承台相连的联系梁或者防水板对承台计算时的影响作用，两个菜单也有不同考虑，所以导致计算结果会有差异。用户在实际工程中如何选择计算菜单，应该根据实际工程中本身桩承台的受力情况，如果能符合平截面假定，则用“桩承台及独基沉降计算”计算即可，如果无法满足平截面假定，则可能用“桩筏筏板有限元计算”菜单计算更符合基础的实际受力性状。计算过程中还应注意两个菜单中关于覆土和自重的控制参数如何设定，以保证基础自重和覆土计算的正确性。