软土地基中桩基纠偏及有关分析与计算

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1、软基中桩基移位的受力分析、计算及纠偏摘要：软土中的桩、柱在邻近路基超载土压力作用下发生移位，分析和计算其受力情况，并就桩的纠偏措施进行介绍。关键词：桩基；移位；分析；计算；纠偏31概述揭（阳）普（宁）高速公路霖磐互通立交位于揭东县霖磐镇以东约600m处，采用喇叭型全互通全封闭立体交叉。桩号为K9+860.1～K10+788.3，全长928.2m，基础采用钻孔灌注摩擦桩，桩径1.3m，柱式墩，上部结构采用预应力与非预应力相结合的钢筋砼连续箱梁，单幅桥面净宽13m，单向三车道。立交桥位地层由第四系覆盖层和基底组

2、成。第四系覆盖层沉积厚度18.1～42.5m，主要由表层亚粘土（厚度为1～3.2m），淤泥（厚度4.0～14.1m），冲击成因的粘性土（厚度0.9m～5.0m），砂性土（厚度1.4m～7.1m）及坡积成因的淤泥质亚粘土（厚度1.1m～3.1m）组成。表层的物理性质如下表：3岩层天然含水量（ω）孔隙比（e）液性指数（IL）内摩擦角（φ）凝聚力（c）Kpa压缩系数（Cv）Mpa-1亚粘土34.9～53.1%0.968～1.4630.26～0.95淤泥68.2～10.1%1.991～2.9492.10～3.902

3、.6～7.07.7～13.20.178～0.933霖磐互通立交CC匝道路基从主线19#、20#墩之间穿过，该处亚粘土厚2.6m，淤泥层厚8.6m，地基采用袋装砂井处理，土方超载预压，路基填土厚度（包括超载土方）4m，路基顶宽10m。19#、20#墩桩基、系梁、立柱均施工好后才填筑路基土方。2桩柱移位路基填筑约一个月后，墩位处地基土沿系梁方向出现裂缝，经多次复测，桩柱移位情况如下（均相对于设计坐标）：3偏移值（mm）观测日期ZX19#墩ZX20#墩备注L1L2R1R2R3L1L2R1R2R32002年9月20

4、日91064634948施工偏差2002年11月22日303440323734302932362002年11月26日36422002年12月30日5048454049453537395033桩基内力的分析与计算ZX-19#、20#墩桩长均为45m，桩的入土深度与桩的变形系数α满足h＞2.5/α（α=0.07634，计算过程略），则桩为弹性桩，不考虑桩土间的粘着力和摩阻力，只考虑路基土方对桩的水平推力，且桩土协调变形，任一深度Z处所产生的桩侧土水平抗力与该点水平位移Xz成正比，即σZX=CXZ且地基系数C随深

5、度成正比增长，即C=mZ。采用“m”法计算桩基内力。桥位处软土主要为流塑性淤泥层，取地基土比例系数m=5KN/m43.1桩的计算宽度b1=kf×k0×k×d=0.9×（1+1/1.3）×1×1.3=2.07kf—形状换算系数，查表得kf=0.9k0—受力换算系数，k0=1+1/dk—桩间的相互影响系数，查表得k=13.2桩的挠曲线方程假定桩顶受水平荷载Q0及弯距M0，此时桩发生弹性挠曲，桩侧土产生横向抗力σzx。则桩的挠曲线方程：EId4xz/dz4=-q=-σzxb1=-mzxzb1，整理得：d4xz/d

6、z4+α5zxz=0，其中桩的变形系数α=（mb1/EI）1/5由挠度xz与转角φz、弯距Mz和剪力Qz之间的关系：φz=dxz/dxMz=EId2xz/dz2Qz=EId3xz/dz33在Z=0的地面处，桩的水平位移、转角和剪力分别以x0、φ0、M0和Q0表示，则桩身任一截面的水平位移：xz=x0A1+φ0B1/α+M0C1/EIα2+Q0D1/α3EI对xz求导得桩身任一截面的转角φz、弯矩Mz及剪力Qz如下：φz/α=x0A2+φ0B2/α+M0C2/EIα2+Q0D2/α3EIMz/EIα2=x0A

7、3+φ0B3/α+M0C3/EIα2+Q0D3/α3EI（I）Qz/α3EI=x0A4+φ0B4/α+M0C4/EIα2+Q0D4/α3EI（II）由σzx=Cxz=mzxz，求得桩侧土抗力：σzx=mzxz=mz（x0A1+φ0B1/α+M0C1/EIα2+Q0D1/α3EI）其中x0、φ0需根据桩底边界条件来确定。摩擦桩在外荷作用下，桩底将产生位移xh、φh。当桩底产生转角位移φh时，桩底的弯矩值Mh=∫A0xdNx=-∫A0x2φhC0dA0=-φhC0∫A0x2dA0=-φhC0IA0－桩底面积I0

8、－桩底面积对其重心轴的惯性矩C0－基底土的竖向地基系数C0=m0h由于忽略桩与桩底土间的摩阻力，所以认为Qh=0，这是另一个边界条件将上述两个边界条件代入（I）、（II）两式得：Mh=EIα2（x0A3+φ0B3/α+M0C3/EIα2+Q0D3/α3EI）=-φhC0IQh=α3EI（x0A4+φ0B4/α+M0C4/EIα2+Q0D4/α3EI）=0且φh=α（x0A2+φ0B2/α+M0C2/EIα2+Q0