江 宇

(安徽省中盛建設(shè)工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，安徽 合肥 230051)

1 工程概述

單樁軸向抗壓靜載荷試驗(yàn)基本原理是將豎向荷載均勻地傳至建筑物基樁上，通過(guò)實(shí)測(cè)單樁在不同荷載作用下的樁頂沉降，得到靜載試驗(yàn)的Q-s曲線及s-lgt等輔助曲線，然后根據(jù)曲線推求單樁豎向抗壓承載力特征值等參數(shù)。

單樁軸向抗壓靜載荷試驗(yàn)反力裝置由主梁、次梁、千斤頂組合布置，其中主梁2根，箱型結(jié)構(gòu)(3道腹板)，并排放置次梁中間位置，具體尺寸為：長(zhǎng)850 cm、高800 mm、寬500 mm、腹板厚30 mm、頂板厚30 mm，使用材料為Q345B；次梁15根，采用2片I63c工字鋼橫向拼接成箱型結(jié)構(gòu)，單片工字鋼尺寸為長(zhǎng)1 200 cm、高630 mm、寬180 mm、腹板厚17 mm，使用材料為Q235B，均勻排布；千斤頂2個(gè)，分別位于2根主梁下方，如圖1、圖2所示。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)承載系統(tǒng)正面圖

圖2 鋼結(jié)構(gòu)承載系統(tǒng)側(cè)視圖

2 有限元模型建立及加載布置

利用MIDAS有限元軟件對(duì)鋼結(jié)構(gòu)承載系統(tǒng)進(jìn)行建模分析，主梁、次梁采用剛性連接，共計(jì)建立主梁梁?jiǎn)卧?2個(gè)，次梁梁?jiǎn)卧?03個(gè)，支撐位置均采用鉸支座模式。加載塊模擬采用布置在次梁的線荷載，線荷載采取60 kN/m，總加載重量為1 080 t[1]。有限元模型及加載圖示如圖3、圖4所示。

圖3 鋼結(jié)構(gòu)承載系統(tǒng)有限元模型

圖4 鋼結(jié)構(gòu)次梁線荷載加載圖

3 有限元模型計(jì)算分析

根據(jù)模型建立情況、鉸支座支撐形式及線荷載分布情況，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析。

3.1 應(yīng)力云圖

主梁、次梁、次梁跨中無(wú)支撐體系的應(yīng)力云圖如圖5～圖7所示。

圖5 主梁應(yīng)力云圖

圖6 次梁應(yīng)力云圖

圖7 次梁跨中無(wú)支撐體系應(yīng)力云圖

由圖5～圖7可知，主梁跨中位置應(yīng)力最大，為236.09 MPa(鋼應(yīng)力額定值為295 MPa)；次梁應(yīng)力最大值為158.94 MPa(鋼應(yīng)力額定值為205 MPa)；初始堆載狀態(tài)次梁跨中無(wú)支撐體系最大應(yīng)力為148.31 MPa(鋼應(yīng)力額定值為205 MPa)[2]。主梁支撐位置反力計(jì)算值為1 080 t，滿足單樁試驗(yàn)加載1 000 t要求。

3.2 變形云圖

主梁、次梁及次梁跨中無(wú)支撐體系的變形云圖如圖8～圖10所示。

圖8 主梁變形云圖

圖9 次梁變形云圖

圖10 次梁跨中無(wú)支撐體系變形云圖

由圖8～圖10可知，主梁最大變形位于跨中位置，變形量由中間向兩側(cè)遞減，最大變形值為18.55 mm(允許變形21.25 mm)，次梁最大變形位置在同主梁中間位置處，位移梯度呈放射狀向外擴(kuò)散，并逐漸減小。最大變形值為18.55 mm(允許變形30.0 mm)，次梁跨中無(wú)支撐體系最大變形為25.60 mm(允許變形30.0 mm)，并逐漸減小。

4 結(jié) 論

根據(jù)MIDAS有限元模型計(jì)算分析結(jié)果，在1 000 t加載情況下，分別計(jì)算得出主梁、次梁、次梁跨中無(wú)支撐體系的應(yīng)力及變形云圖。經(jīng)分析驗(yàn)證，該鋼結(jié)構(gòu)承載體系能夠滿足單樁試驗(yàn)加載要求，線荷載加載量能夠滿足單樁試驗(yàn)加載要求，主梁、次梁變形及應(yīng)力情況均在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力額定范圍內(nèi)，能夠保證單樁靜載試驗(yàn)檢測(cè)工作的正常開(kāi)展，具備足夠的安全性、可靠性。