巖海新編CASE軟件內力分析賞析
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【要點】巖海新編CASE法程序完善了行業規范（JGJ106-2014）關于內力分析及卸載法的相關條文，使得最大拉應力和最大壓應力計算更加可靠，承載力卸載補償從模糊走向清晰，也使得內力觀察直觀便捷，計算結果媲美擬合法。
? ? ? ? 早就聽聞，內力分析是巖海新編CASE軟件的一大特色，但新版CASE出臺時，內力分析功能尚在打磨中，無緣得見。近日該功能終于正式推出了。
? ? ? ? 初用該功能，不覺眼前一亮，程序竟然自動繪制了樁形和八種內力曲線！
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圖1 ??樁形及內力分布視屏

讀取文件完成基本數據整理與分析后，點擊樁形及內力分布視屏（圖1），一組全新的曲線映入眼簾。細看說明，這組曲線包括：
①考慮土阻力導致下行波降低的峰值下行波沿途內力曲線（規范簡單修正）
②引入上行波因素的峰值入射波沿途內力曲線
③不考慮土阻力的首次樁底上行波沿途內力曲線（規范方案）
④充分考慮土阻力的首次樁底上行波沿途內力曲線
⑤首次樁底反射過后樁底應力變化曲線
⑥二次樁底反射以前最小下行波沿途內力曲線
⑦三次樁底反射前最小上行波沿途內力曲線
⑧最大拉應力發生部位樁底首次反射過后內力變化曲線。
其中后三種曲線還可以根據需要任意指定內力變化觀察窗口（圖2）。
規范提供公式計算與巖海主張的修正曲線匯聚一堂，方便大家甄別和取舍。通過這些內力變化曲線，很容易獲得最大拉應力和最大壓應力的大小及其發生的時間與部位，發現規范條文中的欠缺，也可以摒棄規范條文中的約束與限制。
巖海新編程序說明的附錄B中錄入了新近橫琴島上的一具體工程案例，該曲線由巖海動測儀RS-1616KS獲取，使用單位將其轉換成PDA數據，并同步進行了CASE法和CAPWAPC擬合法分析，巖海程序計算成果媲美CAPWAPC擬合法，甚至包括最大拉應力發生的時間與地點，而其直觀方便程度更勝擬合法一籌。

圖2???巖海新編CASE內力分布曲線

不僅如此，程序增加了卸載因子調整功能，此乃窄脈沖入射波及長樁測試的福音。內力分析時，可以根據入射脈沖的寬窄以及樁的長短，結合2L/C～4L/C時間段多種內力曲線的變化，調整卸載因子，觀察各內力曲線的變化，從而確定最大拉壓應力、樁端阻力、承載力的卸載補償。
卸載法承載力計算值RSU長期處于模糊狀態，巖海新編CASE程序通過卸載因子的調整功能，終于使得該方法登堂入室，步入清晰的實際應用階段。

圖3???卸載因子調整按鈕及說明

圖4所示案例，樁長42米，樁底出現圖左完全不卸載所示拉應力的可能性不大，樁身拉應力竟然超過了樁底壓應力！調整為圖右所示完全卸載狀態，最大拉應力由-12.3MPa變成-4.82MPa，承載力也由5038kN補償到7223kN。
利用卸載因子輸入欄三角形調整按鈕調整卸載因子，卸載因子下降，六條與卸載因子有關的內力曲線整體上抬，樁端總阻力增加，樁身拉應力減??；卸載因子增加，六條曲線整體下降，樁端總阻力減小，拉應力加大。

圖4???范例“液壓錘樁身”內力曲線（左：完全不卸載，右：完全卸載）

端承樁分析效果顛覆了規范內力計算方案更加明顯，如圖5所示范例“20t”文件計算結果。此樁只有15.9米，激發自由錘重達20噸，力脈沖夠寬，端阻明顯，樁頂最小下行波（速度上彈）竟然發生在樁底反射過后。卸載因子取值1。

圖5???端承樁內力分布曲線打印結果

依據規范，最大拉壓應力分別為CSXg=10.14MPa、TSXg=0MPa。事實上首次上行波上傳過程中，由于錘擊脈沖較寬、土阻力較大，沒有拉應力出現。但是首次上行波上傳過后，最小下行波下傳時，伴生的拉應力并不低，以樁底最大，這也是端承樁的典型特征。極端情況下，端承樁二次樁底反射時，產生的拉應力可以達到打擊力的兩倍。
本例修正的最大拉壓應力分別為CSXr=13.74MPa、TSXr=-5.41MPa。其中最大壓應力高出規范值30%，出現在樁底部，系土阻力尤其樁端阻力導致的最大壓力上升。最大拉應力超過規范計算的最大壓應力一半，也是非常高的，同樣發生在樁底部，這是典型的端承樁向上反彈導致的。
程序根據完整性分析自動繪制的樁形輪廓，頗有特色，如圖6所示，明顯的缺損位置與樁身缺陷對應。圖6的樁形繪制了兩次，其中2L/C～4L/C之間的樁形專用于觀察下行波沿途拉應力對應位置以及觀察內力變化的指定位置（粉色）。

圖6 自動繪制的樁形輪廓

圖7???樁形及內力分布及指標打印

? ? ? ? 樁形及內力分析的輸出打印，設置方便，指標豐富，如圖5及圖7。
? ? ? ? 不愧為大家手筆，巖海新編CASE程序內力分析及卸載因子調整，過程愉悅，富有啟迪，可以進一步加深大家對行波和內力分布的理解，分析結果也令人信服。所有的計算都表明，樁身拉應力普遍在樁底反射傳到樁頂后一段時間才出現，完全顛覆了規范提供方案。
? ? ? ? 歡迎大家前往巖海網站下載。祝愿巖海新編CASE程序日趨完善，預期功能早日實現，也預祝巖海新編擬合軟件早日問世！

? ? 感謝巖海公司為我們提供的高品質產品！

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