桩端土层性质不同对超长群桩及影响分析

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1、桩端土层性质不同对超长群桩的影响分析宋阮[1]余昆[1]付军[2][1]中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司湖北武汉（BridgeScienceResearchInstituteLtd.,ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroup,Wuhan430034）；[2]武汉理工大学交通学院湖北武汉（SchoolofTransportation,WUT,Wuhan430063）Researchofeffectsonsuper-longgrouppilesfoundationbydifferentchar

2、actersofseveralsoillayers摘要：超长桩的承载变形机理与普通短桩不同，其设计存在理论与实际之间的矛盾。本文通过运用有限差分软件对不同桩端土层情况进行数值计算，得出了超长群桩桩侧阻力、桩端阻力与沉降的关系，初步探讨了桩端土层不同对超长群桩效应的影响。关键词：超长群桩；群桩效应；桩端土层；有限差分Abstract:therearedifferencesformechanismsofbearingforcesanddistortionsbetweensuperlongpilesandcommonshortpiles,de

3、signsofsuperlongpilescontaincontradictionsbetweentheoryandpractice.UsingthesoftwareoffinitedifferenceFLAC3Dinthispaper,relationsofresistancesatsidesofpiles,resistancesatbottomsofpilesandsettlementsforsuperlonggrouppilesareobtained.Thencomparingresultsofsuperlongsinglepil

4、eandsuperlonggrouppiles,groupeffectsofsuperlongpilesarepreliminarilydiscussed.Keywords:superlonggrouppiles;groupeffectofpiles;superlongsinglepile;finitedifference普通桩根据桩端和桩侧土分担的桩顶荷载比例，可以分为端承桩、摩擦端承桩、端承摩擦桩和摩擦桩几种形式。对端承型群桩而言，承台将桩顶荷载分配给各桩，而各桩的荷载基本或全部由桩端承担。桩端的持力层一般比较刚硬，各桩的贯入变形很

5、小，承台土反力也很小。同时，通过桩侧阻力传递到土层中的应力也很小，其工作状态与独立单桩基本相近。摩擦型群桩则是承台分配给各桩的荷载基本或全部由桩侧土摩阻力分担。摩擦端承桩介于二者之间。但对于超长群桩而言，桩土位移比较大，即使桩端土层很刚硬，桩侧摩阻力也不可忽视，不能将其简单地分为摩擦型或端承型[1]～[3]。另外，在竖向荷载的作用下，不仅桩直接承受荷载，而且在一定的条件下桩间土也可能通过承台底面参与承载；同时各基桩之间通过桩间土产生相互影响；来自桩和承台的竖向力最终在桩端平面形成了应力叠加，从而使桩端平面的应力水平大大的超过单桩，应力扩

6、散的范围也远大于单桩。超长桩由于桩侧摩阻力和桩端摩阻力不是同时发挥，而要桩端的承载力充分发挥就需要相当大的桩顶位移，可能导致上部结构对沉降的要求不能满足[3]～[6]。本章采用数值计算方法，分析桩端土性质不同情况下，对高低承台群桩基础的承载性状的影响，并考虑承台-桩-土共同作用，为合理设计桩基承台提供理论依据。1数值建模桩端土层分别取黏土、砂土和圆砾进行对比计算（如表1）。土体模型尺寸为110m×110m×115m。超长桩桩长90m，桩直径1.5m。桩混凝土材料的弹性模量为3.0×107kPa，泊松比取0.2，群桩基础由9根基桩组成。承

7、台尺寸为10.0m×10.0m×2.0m，材料和桩基础的一致。在承台表面作用0.488kPa的均布力。针对不同土层，分别取承台下表面在土表面下2.0m的低承台和土表面上2.0m的高承台两种情况进行分析。表1桩端不同土层参数土层名称层厚（m）标高（m）重度（kN/m3）粘聚力（kPa）摩擦角（度）体积模量（kPa）剪切模量（kPa）泊松比淤泥21-5516.519.916.733546690.42淤泥质黏土18-7317.321.018.735918250.39黏土34-3417.720.018.9334411150.35粉质黏土17-9

8、018.116.918.1429019810.3黏土（桩底①）25-11518.116.912.1409217800.3砂土（桩底②）25-11522.019.018.0500030000.25圆砾（桩底③