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Irena Kirova，硕士

2024-12-19

RFEM 6 中的桩基建模综合介绍

本文介绍了新的杆件类型“桩基”，使用该类型杆件可以在结构模型中高效、准确地对桩基进行建模。

桩是岩土工程中的基本结构构件，用于在表层土质不足的情况下将荷载从上部结构传递到更稳定的土层或岩石上。与依靠表层土壤提供承载力的浅基础不同，桩基可以将荷载传递到较深层，从而在较软弱的地基或可压缩的土壤条件下提供更大的稳定性。深基础在高层建筑、桥梁和海洋平台等各种土木工程项目中是必不可少的。

RFEM 6 是德儒巴软件公司推出的一款新的桩基结构分析软件，它为工程师们提供了一种高效、准确的方法。它包括一个称为“桩”的特定杆件类型（图 1），可以有效地表示这些基础元素。该杆件类型用于模拟桩身本身的力学属性，并确保在总体设计中考虑其与周围土壤的相互作用。

1 带桩选择的新构件窗口

如图1所示，在“桩基”这一杆件类型下，可以定义桩的各种截面形状和尺寸(图2)。在 RFEM 6 中可以灵活地指定桩的几何形状，可以是圆形、方形或根据设计定制的自定义形状。可以输入详细的参数，例如直径或宽度、材料属性（例如混凝土、钢筋）和长度。此外，可以在导航器中预先定义材料和截面，然后通过下拉菜单选择。

2 桩截面属性

图 2 中显示的是适用于所有杆件类型的"截面"选项卡，而在"杆件"选项卡中仅适用于杆件。这是因为它可以定义桩基的抗力（图 3），这对于理解桩将荷载传递到周围土体的机制非常重要。

3 桩阻力类型选择

土对桩基的承载力分为两个分量：表面阻力（也称为竖井阻力）和底部阻力。两者对决定桩的承载力起着至关重要的作用。在图 4 所示窗口中必须进行的输入也反映了这一点。

4 RFEM 6 桩定义的阻力参数

桩将荷载传递到周围土体的主要方式是通过摩擦。当桩表面与周围桩基之间的摩擦力引起表面摩擦时，该阻力沿桩身长度方向分布，并取决于土的性质和桩材料。要定义桩基抗力类型，首先必须定义抗剪承载力沿桩基的分布；可以在梯形和可变形之间选择（图4）。

接下来，您可以指定抗剪强度和抗剪刚度的值。抗剪强度是土体在破坏前所能承受的最大剪应力，而剪切刚度是指桩基桩相对移动时土体对剪切变形的抵抗力。并且需要定义轴向强度和轴向刚度等基本承载力参数。首先，可以使用下面提供的公式来确定这些参数。之后，可以根据现场试验或规范中的荷载-位移曲线进行调整，以获得所需的桩基性能。

G_{soil} = \frac{E_{soil}}{2 \cdot (1 + ν)}

剪切模量

K_{shaft} = 5 \cdot G_{soil}

竖井抗力

K_{base} = 0.5 \cdot G_{soil} \cdot R_{eq}

R_eq

等效桩截面半径

基本承载力

结束语

RFEM 6 为桩基岩土工程分析与设计提供了一个强大而高效的平台。借助其全面的工具，该软件可以准确地对桩身属性进行建模、模拟土-桩相互作用以及进行基本设计验算，这些将在我们的知识库中进行进一步介绍。 RFEM 6 将先进的岩土工程分析方法整合到统一的结构建模环境中，使工程师能够设计出更安全、更高效的桩基，确保结构在挑战性土层条件下的稳定性和最佳性能。