竖向荷载作用下的钻孔灌注长桩单桩承载变形特性分析

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1、竖向荷载作用下的钻孔灌注长桩单桩承载变形特性分析：桩基础己成为高层建筑、大型桥梁、深水码头和海上石油平台等采用的主要基础形式，而且随着工程的需要，人们在桩的施工技术、桩型的开发应用和设计理论方面又不断研究探索，使桩基技术得到蓬勃发展。近些年来，我国每年设桩数量超过一千万根。　　关键词：竖向荷载；钻孔灌注；长桩单桩；承载变形　　Abstract:Thepilefoundationhasbeethemainbasisintheformofhigh-risebuildings,largebridges,deep-s,andalongentandapplicationofd

2、esigntheory,continuetoresearchandexploration,piletechnologytoflourish.Inrecentyears,China'sannualnumberofestablishedpilemorethantenmillion.　　Keyation　　:U443.15+4：A：　　　　一、单桩荷载传递机理　　桩的作用是将上部荷载通过桩侧摩阻力和桩端阻力传递到土层中去，使应力得到扩散。作用在桩顶的荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力共同承受。桩侧摩阻力将荷载以剪应力形式传递给桩周土体，桩端持力层受桩端荷载和桩侧荷载共同作用而产生

3、压缩变形导致桩基产生沉降，同时在竖向荷载作用下由于桩身的压缩也使桩顶产生沉降。因此，正确评价单桩在竖向荷载作用下的承载力和沉降，必须研究单桩在竖向荷载作用下的荷载传递机理。　　（一）桩土间的静力平衡　　单桩承载力一般取决于桩周岩土对桩的阻力，土对桩的阻力由两部分组成，其一为桩侧阻力，其二为桩端阻力。根据静力平衡条件，桩顶荷载Q与桩侧阻力Qs和桩端阻力Qb，之间的关系为Q=Qs+Qb。　　（二）桩土体系荷载传递的过程　　桩顶在轴向压力作用下，桩身将发生轴向弹性压缩，桩身的压缩变形使桩土之间产生相对位移(或相对位移趋势)，从而导致桩侧土体对桩产生向上的摩阻力。由于桩侧摩

4、阻力的作用桩身轴力和桩身压缩变形随深度衰减。随着荷载的增加，桩身压缩量和位移量不断增大，桩身下部的摩阻力逐步发挥出来，桩底土层也受到压缩而产生端阻力，桩端土层的压缩加大了桩土相对位移，从而使桩侧摩阻力进一步发挥出来。当桩侧摩阻力达到极限值后，若继续加载，其荷载增量将全部由桩端阻力分担。最后由于桩端持力层的不断压缩，桩顶的位移增长速率明显增加，直至桩端阻力达到极限，桩顶的位移急剧增大而破坏，此时桩所受的荷载就是桩的极限承载力。通过桩侧摩阻力和桩端阻力，桩将的上部结构的荷载扩散传给了桩侧和桩端的土中。桩侧阻力和桩端阻力的发挥过程就是桩土体系荷载传递的过程。　　二、桩侧阻

5、力的分析研究　　（一）桩侧阻力的发挥特性　　长桩桩侧摩阻力发挥，随着加载过程，首先是桩身上部桩侧摩阻力最先发挥;接着是中部侧摩阻力逐步发挥;但是，桩下部摩阻力发挥未必能充分发挥。显然，桩身下部的侧摩阻力发挥与桩结构特征和边界条件有关。此外，桩侧摩阻力分布不仅与荷载水平有关，土层性质对其也有直接影响，尤其是桩侧极限摩阻力的大小。　　1.实测桩侧摩阻力不同于理想状态下的摩阻力分布　　不同位置桩侧摩阻力的分布趋势是相同的，呈抛物线型分布。同时不同土)丢的桩侧摩阻力的变化趋势也是相同的。一长桩由于其一长度大，穿过的岩土的厚度大，层数多，所以有必要对特性各异的岩土层分别分析，

6、弄清楚各岩土层对桩承载力贡献的大小，为做到这一点，先划分出层组，再在层组中找出优势层(持力优势层、敏感优势层)。持力优势层一一指力学性质好、承载力大、厚度稳定且深度适宜可作为持力层的地层(即硬层);敏感优势层一一指力学性质软弱、易液化、承载力小、厚度稳定的地层(即软土层、液化土层)　　2.桩身摩阻力出现退化现象　　桩侧摩阻力沿桩身一定深度范围内，随着深度呈非线性增长，这一趋势直至深度为25m左右，再往下，桩侧摩阻力不再增加。　　3.桩端附近局部区域的侧摩阻力的分布呈典型的“R”形从理论上讲，桩的侧摩阻和端阻均是桩土相对位移的函数。当位移较小时，侧摩阻力沿桩身的分布曲

7、线呈典型的上大下小的倒葫芦形。但是，由上图可知，桩阻抗的发挥和实际分布要复杂得多。当荷载较大时，桩端附近局部区域的侧摩阻力的分布呈典型的“R”形。这是因为桩的侧摩阻和端阻间一般存在着相互影响和相互制约的关系，当桩的荷载较大时，则位移较大，桩的端阻就会在桩的总阻抗中占据相当重要的地位并且明显地增强桩的侧摩阻。　　在外荷载作用下，桩身向下运动使桩端土层产生压缩，桩的端阻得以产生和发挥，桩端土的压缩超过一定限度后会在地基中形成剪切滑动面。由于桩基础埋置较深，故滑动面不会延伸到地面，又因为桩的对称性，所以滑动面应是轴对称的。通过桩轴线的任一截面所截得的图形可以取为梅耶霍