浅议荷载传递法在单桩竖向承载力研究与沉降计算中应用

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1、浅议荷载传递法在单桩竖向承载力研究与沉降计算中应用【摘要】随着我国城乡的发展，桩基础应用越来越广泛。在桩基础分析中单桩性状是分析群桩基础和其他复杂基础性状的基础，而荷载平衡法作为分析单桩的竖向承载力和沉降的方法因其概念明确，计算简单而得到广泛的应用。【关键词】单桩；荷载传递法；竖向承载力；沉降0引言随着我国城乡建设的发展，桩基础作为大型建筑物、构筑物中运用最多的一种深基础形式，其应用越来越广。1桩基础介绍由桩和连接桩顶的桩承台（简称承台）组成的深基础，简称桩基。桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工

2、程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建（构）筑物。因此，在沿海以及软土地区，桩基应用比较广泛。在人类有历史记录以前，就已经在地基上条件不利的河谷及洪积地区采用了桩基工程方法。按照桩的制作方式可以将桩分为灌注桩和预制桩。灌注桩按照孔的挖钻方式又可以分为人工挖孔桩和机械钻孔桩。人工挖空桩作为大直径灌注桩，先于1893年在美国问世，至今已经100多年的历史。钻孔灌注桩是在人工挖孔桩问世后约50年，即20世纪40年代。第二次世界后世界各地经济复苏和发展，高层、超高层建筑物和重型构造物不断兴建，绝大数都采用

3、了钻孔灌注桩。钻孔灌注桩在世界范围内出现了蓬勃发展的局其用量逐年上升，居高不下预制钢筋混凝土桩结构坚固耐久，可按需要制成不同尺寸的截面和长度，能承受较大的竖向荷载和施工锤击应力，且不受地下水和潮湿变化的影响，在建筑基础工程中应用广泛。由于现代城市环境保护的要求日趋严格，对沉桩噪声、振动、挤土等的监控、检测和防护措施综合技术有了发展。迄今，钢筋混凝土桩任然是我国工程建设中应用最多，最为普及的桩型。2单桩分析理论单桩竖向承载性状的理论分析方法有荷载平衡法、弹性理论法、剪力位移法和有限元法等。荷载传递法把桩划分为许多单元，每一个

4、单元与土体之间采用非线性弹簧连接，以模拟桩、土间的荷载传递关系。桩端土也采用非线性弹簧和桩端连接。非线性弹簧的应力和应变关系表示了桩侧摩阻力与剪切位移之间的关系，这一关系称为荷载传递函数。桩周土与桩基之间有相对位移才可产生侧摩擦力，发挥极限侧摩阻力所需位移与桩径成正比关系，并与施工工艺，土层性质及分布位置有关。桩侧阻力受挤土效应影响而增大。不同的成桩工艺会使桩周土体中应力、应变场发生不同的变化，从而导致桩侧阻力的相应变化。这种变化又与土的类别、性质，特别是土的灵敏度、密实度、饱和度密切相关。桩端阻力的大小主要与桩端土层性质

5、、侧摩阻力的发挥程度、成桩工艺等因素有关。桩端阻力的发挥滞后于桩侧阻力的发挥，桩端土层受压产生压缩变形，塑性变形至剪切破坏迗到极限承载力。桩端阻力随着入土深度增加而增大。当达到一定深度时，桩端阻迗到最大值不变。传递函数法假定桩侧任意一点的位移只与该点的摩阻力有关，而与其他点的应力情况无关，忽视了土的连续性，因此在理论上有一定的局限性。传递函数法以桩体为研究对象，传递函数位移是桩身位移，不考虑土体的连续性就不能考虑由于桩侧摩阻力向下传递而引起的桩端土体压缩所产生的桩端沉降。这样分析桩端及桩身下部受力状况与位移是不够准确的。某

6、工程桩端支撑于中细砂上的泥浆护壁钻孔扩底桩，如3单桩桩端沉降单桩桩端的沉降组成由三部分组成：1桩本身的弹性压缩量；2由于侧摩阻力向下传递导致桩端土体的压缩引起的沉降；3由于桩端荷载引起的桩端土体的压缩引起的土体压缩引起的沉降。荷载传递分析法是单桩荷载-变形分析最常用的一种方法，承受竖向压力的单桩通过桩侧摩阻力和端阻力的发挥将荷载传递扩散到地基土中，根据桩侧摩阻力和端阻力分布函数求解单桩沉降。此法的关键是荷载传递函数的确定，即表示桩侧摩阻力与位移间的关系，这一关系成为传递系数，利用已知桩侧和桩底荷载的传递函数，求解传递函数法

7、的基本微分方程：解得桩顶荷载与沉降关系函数曲线、桩身荷载沿桩身的分布曲线以及桩侧摩阻力沿桩身的分布荷载曲线。4总结荷载传递法概念明确，能反映桩土体系的荷载-沉降主要工作机理，同时具有计算简单、实用性强的优点。目前已形成了一套较为完善的分析方法。在以后的工作中，应该更加重视荷载传递机理分析和实验对比，得出较为实用的地区经验参数，指导设计和施工。参考文献：[1]郑刚.顾晓鲁.高等基础工程学[M].机械工业出版社，2007：185-204.[2]王国体.王志亮.单桩侧摩擦阻力曲线的推求和拟合[J].合肥工业大学学报，2000(4

8、)，vol23,No2.