ABAQUS东南大学硕士论文复现——PRC预应力管桩滞回有限元模拟 原创

关键词

预应力管桩；PRC；PHC；ABAQUS；滞回模拟；试验复现

模拟背景

• 在预制管桩中施加预应力可增大构件刚度，提高抗裂性能，但预应力构件存在脆性破坏、延性相对较低的问题。
• 通过对预应力管桩（PHC）配置合适的非预应力钢筋形成PRC管桩可延缓预制管桩的破坏脆性，增大其延性。
• 在地震作用下管桩易受到地下土液化导致的层间变形，由此管桩随土侧移而破坏的情况也值得注意。

复现内容

本案例对东南大学某篇硕士学位论文中的PRC预应力管桩滞回试验进行了有限元模拟。管桩两端采用弧形卡口约束，并通过压梁与锚杆装置锚固于地面。加载方式为中部三点加载，通过作动器施加往复荷载并测量跨中挠度形成滞回曲线。

试验复现特点

本案例中的PRC滞回模拟有以下几个特点：

1、试件参考《预应力混凝土管桩图集》设计，在高强度混凝土内部交叉配置了适当的预应力筋和非预应力筋。

2、采用特定的弧形卡头加载装置形成试验的跨中三点加载。

3、试件表现出预应力结构特有的自恢复特性，滞回曲线相对捏缩，残余力低。

曲线对比

模拟的滞回曲线、骨架曲线均与试验曲线吻合。其中滞回曲线捏缩情况也与试验结果相同，具有一定的预应力自恢复特性，残余力小。

破坏形态对比

有限元模拟的破坏形态与试验吻合，PRC管桩在加载端与支座附近开裂，同时由于预应力的存在裂缝扩展程度相对不明显。

结语

PHC和PRC为工程中常用的预制管桩，其抗震性能相对比较关注。本案例为保姆级教程，从建模开始录制，包含部件、分析步、相互作用、后处理等步骤，适合新手学习。由于传统钢筋混凝土桩在工程中易被腐蚀且维修成本较高，后续读者可根据课题需要开展配置FRP筋或粘贴FRP布等特殊构造的分析，改善管桩的耐久性、优化其力学性能。

注意：购买后可向作者联系获得后续调试内容及附件。