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1、桩基水平承载力影响因素的理论与试验研究山东省机械施工有限公司山东250021摘要：影响全直桩水平承载能力的因素包括桩顶约束情况、桩间距、桩侧地基土水平抗力系数随深度增加的比例系数m值、桩顶垂直荷载、桩帽是否与地基之间有接触、桩的人士深度等。关键词：桩基水平承载力；影响因素；试验研究.1八—刖目近年来，随着我国基础设施的发展，桩基的种类及使用的环境也增加了很多。随着桩基施工技术的发展，各种超长桩、海洋平台桩等新型桩基也发展起来了。这些桩基应用中，港口码头工程中大量运用斜桩，滑坡治理、挡土中大量运用抗滑桩，建筑结构、桥梁中大量
2、运用钻孔灌注桩。一、规范桩基水平承载力的理论分析桩基水平承载力受力特性研究目前主要有理论研究和试验研究两大阵营。理论研究方法主要有弹性理论法、地基反力法、p—y曲线法、数值分析法；试验研究包括室内模型试验和现场试验。地基反力法又可分为常数法、c法、K法和m法，规范所采用地基反力法为m法。1、规范桩基水平承载力的理论分析按规定，当缺少单桩水平静载试验时，对于预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩，规范中给出按照式(1)计算单桩水平承载力设计值：其中，m为地基土水平抗力系数的比例系数，kN/m4;xOa为桩顶容许水平
3、位移;α为桩的水平变形系数，m-l;vx为桩的水平位移系数，当ah≥4.0时(h为桩的入土深度｝，vx=2.411;EI为桩身抗弯刚度，kN•m2,E为桩身材料弹性模量，I为桩身换算截面惯性矩;b0为桩身计算宽度，m,对于圆形桩，桩径D≤1.0m，b0=0.9(1.5D+0.5)。由式⑶可以看出，在vx,bO和xoa—定的情况下，桩基的水平承载力设计值与地基土水平抗力系数的比例系数m成正比关系，桩基的水平承载力设计值与桩身换算截面惯性矩I成正比关系。下面就m，丨和bO的影响因素进行理论分析
4、计算，得出各自的影响规律及程度。1、m对水平承载力影响的理论分析在vx，bO，xoa，I一定的情况下，对地基土水平抗力系数的比例系数m提高百分比和桩基水平承载力设计值Rh提高百分比进行计算，绘制m-Rh曲线如图1所示。通过图1可以看出，地基土水平抗力系数的比例系数m的提高可显著改善桩基的水平承载力，当m提高150%吋，桩基水平承载力设计值可提高约75%,但是二者并不是成简单的线性关系。2、I对水平承载力影响的理论分析在vx，bO，xoa，m—定的情况下，对桩身换算截面惯性矩I提高百分比和桩基水平承载力设计值Rh提高百分比进
5、行计算可以看出，桩身换算截面惯性矩I的提高可增加桩基的水平承载力，当I提高150%时，桩基水平承载力设计值提高约45%。对于承受水平荷载的桩基，桩身换算截面惯性矩I的提高可通过改善桩截面形状来实现。3、圆形桩直径D对水平承载力影响的理论分析在vx，xoa和m—定的情况下，对于圆形桩，当桩基增大时，bO和I均会相应增大。在基准直径为0.5m的情况下，对桩径提高百分比对桩基水平承载力设计值Rh的影响程度进行计算可知，桩身直径提高50%吋，桩基水平承载力设计值约提高140%。因此对于承受水平荷载的桩基，可通过增加桩径来提高桩基水
6、平承载力。二、工程实例试验研宄1、PHC桩水平静载试验研究打桩前先对冋填碎石土层进行低能级强夯，对表层进行压实处理，然后打入PHC桩。共进行2组（每组3根桩）水平静载试验。第一组管桩型号为PHC-AB500（100）,桩径为500mm，壁厚100mm,桩长为12m;第二组管桩型号为PHC-AB600（110）,桩径为600mm，壁厚110mm，桩长为12m。每组PHC桩均有1根桩基采用碎石混凝土进行冋填灌芯，灌芯长度均为5.5m。试验依据规范进行，采用单向多循环加载法试验，水平静载试验结果统计如表1所示。第一组1，2,3根
7、桩水平极限承载力分别为270kN,180kN，175kN。1号为灌芯桩，2号，3号桩的水平极限承载力平均值为178kN,经过灌芯后，PHC桩水平极限承载力提高51.7%。PHC桩灌芯后截面惯性矩提高20%,根据图1查得理论计算水平承载力增长约8%，同实际试验结果相差较大。第二组1，2,3根桩水平极限承载力分别为315kN,180kN，225kN。1号为灌芯桩，2号，3号桩的水平极限承载力平均值为203kN,经过灌芯后，PHC桩水平极限承载力提高55.2%。PHC桩灌芯后截面惯性矩提高15%,根据图1查得理论计算水平承载力提
8、高约6%,同实际试验结果相差较大。第二组桩的直径较第一组桩直径增大20%,考虑管桩空芯对惯性矩的影响，在地基土水平抗力系数的比例系数m—定的情况下，计算桩基水平承载力要增加35%左右，根据试验结果，600灌芯与不灌芯的PHC桩较500灌芯与不灌芯PHC桩水平极限承载力提高约15%，同理论计算结果尚有一定
