岩海新编CASE软件内力分析赏析
 

【要点】岩海新编CASE法程序完善了行业规范（JGJ106-2014）关于内力分析及卸载法的相关条文，使得最大拉应力和最大压应力计算更加可靠，承载力卸载补偿从模糊走向清晰，也使得内力观察直观便捷，计算结果媲美拟合法。
        早就听闻，内力分析是岩海新编CASE软件的一大特色，但新版CASE出台时，内力分析功能尚在打磨中，无缘得见。近日该功能终于正式推出了。
        初用该功能，不觉眼前一亮，程序竟然自动绘制了桩形和八种内力曲线！
 

图1   桩形及内力分布视屏

读取文件完成基本数据整理与分析后，点击桩形及内力分布视屏（图1），一组全新的曲线映入眼帘。细看说明，这组曲线包括：
①考虑土阻力导致下行波降低的峰值下行波沿途内力曲线（规范简单修正）
②引入上行波因素的峰值入射波沿途内力曲线
③不考虑土阻力的首次桩底上行波沿途内力曲线（规范方案）
④充分考虑土阻力的首次桩底上行波沿途内力曲线
⑤首次桩底反射过后桩底应力变化曲线
⑥二次桩底反射以前最小下行波沿途内力曲线
⑦三次桩底反射前最小上行波沿途内力曲线
⑧最大拉应力发生部位桩底首次反射过后内力变化曲线。
其中后三种曲线还可以根据需要任意指定内力变化观察窗口（图2）。
规范提供公式计算与岩海主张的修正曲线汇聚一堂，方便大家甄别和取舍。通过这些内力变化曲线，很容易获得最大拉应力和最大压应力的大小及其发生的时间与部位，发现规范条文中的欠缺，也可以摒弃规范条文中的约束与限制。
岩海新编程序说明的附录B中录入了新近横琴岛上的一具体工程案例，该曲线由岩海动测仪RS-1616KS获取，使用单位将其转换成PDA数据，并同步进行了CASE法和CAPWAPC拟合法分析，岩海程序计算成果媲美CAPWAPC拟合法，甚至包括最大拉应力发生的时间与地点，而其直观方便程度更胜拟合法一筹。

图2   岩海新编CASE内力分布曲线

不仅如此，程序增加了卸载因子调整功能，此乃窄脉冲入射波及长桩测试的福音。内力分析时，可以根据入射脉冲的宽窄以及桩的长短，结合2L/C～4L/C时间段多种内力曲线的变化，调整卸载因子，观察各内力曲线的变化，从而确定最大拉压应力、桩端阻力、承载力的卸载补偿。
卸载法承载力计算值RSU长期处于模糊状态，岩海新编CASE程序通过卸载因子的调整功能，终于使得该方法登堂入室，步入清晰的实际应用阶段。

图3   卸载因子调整按钮及说明

图4所示案例，桩长42米，桩底出现图左完全不卸载所示拉应力的可能性不大，桩身拉应力竟然超过了桩底压应力！调整为图右所示完全卸载状态，最大拉应力由-12.3MPa变成-4.82MPa，承载力也由5038kN补偿到7223kN。
利用卸载因子输入栏三角形调整按钮调整卸载因子，卸载因子下降，六条与卸载因子有关的内力曲线整体上抬，桩端总阻力增加，桩身拉应力减小；卸载因子增加，六条曲线整体下降，桩端总阻力减小，拉应力加大。

图4   范例“液压锤桩身”内力曲线（左：完全不卸载，右：完全卸载）

端承桩分析效果颠覆了规范内力计算方案更加明显，如图5所示范例“20t”文件计算结果。此桩只有15.9米，激发自由锤重达20吨，力脉冲够宽，端阻明显，桩顶最小下行波（速度上弹）竟然发生在桩底反射过后。卸载因子取值1。

图5   端承桩内力分布曲线打印结果

依据规范，最大拉压应力分别为CSXg=10.14MPa、TSXg=0MPa。事实上首次上行波上传过程中，由于锤击脉冲较宽、土阻力较大，没有拉应力出现。但是首次上行波上传过后，最小下行波下传时，伴生的拉应力并不低，以桩底最大，这也是端承桩的典型特征。极端情况下，端承桩二次桩底反射时，产生的拉应力可以达到打击力的两倍。
本例修正的最大拉压应力分别为CSXr=13.74MPa、TSXr=-5.41MPa。其中最大压应力高出规范值30%，出现在桩底部，系土阻力尤其桩端阻力导致的最大压力上升。最大拉应力超过规范计算的最大压应力一半，也是非常高的，同样发生在桩底部，这是典型的端承桩向上反弹导致的。
程序根据完整性分析自动绘制的桩形轮廓，颇有特色，如图6所示，明显的缺损位置与桩身缺陷对应。图6的桩形绘制了两次，其中2L/C～4L/C之间的桩形专用于观察下行波沿途拉应力对应位置以及观察内力变化的指定位置（粉色）。

图6 自动绘制的桩形轮廓

图7   桩形及内力分布及指标打印

        桩形及内力分析的输出打印，设置方便，指标丰富，如图5及图7。
        不愧为大家手笔，岩海新编CASE程序内力分析及卸载因子调整，过程愉悦，富有启迪，可以进一步加深大家对行波和内力分布的理解，分析结果也令人信服。所有的计算都表明，桩身拉应力普遍在桩底反射传到桩顶后一段时间才出现，完全颠覆了规范提供方案。
        欢迎大家前往岩海网站下载。祝愿岩海新编CASE程序日趋完善，预期功能早日实现，也预祝岩海新编拟合软件早日问世！

    感谢岩海公司为我们提供的高品质产品！

 

 

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