开口钢管桩竖向承载力计算探讨

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1、维普资讯http://www.cqvip.com李学民，等：开121钢管桩竖向承载力计算探讨·17·开口钢管桩竖向承载力计算探讨李学民伍军李国亮(中铁四局集团有限公司安徽合肥230023)(东南大学土木工程学院)摘要结合工程探讨开口钢管桩在竖向荷载下的承载机理，推导了考虑闭塞效应的桩端阻力理论公式，并与建筑桩基规范中的经验公式以及静载试验结果进行比较，提出相关建议。关键词开口钢管桩竖向承载力静载试验在竖向荷载作用下，由于桩底土和桩本身的压1概述缩，桩与土体将发生相对位移，从而导致桩侧阻力杭州湾跨海大桥全长3

2、6km，建成后将是世界的产生。荷载在向下传递的过程中，必须不断克服第一跨海大桥，其南岸的施工栈桥全长9．78km，桩侧阻力，因而荷载随着深度是递减的，其传至桩建成后也将是世界最长的栈桥。栈桥所处地区土质底的分量由桩端阻力承担。桩侧阻力在相对位移不差、冲刷严重、环境恶劣。由于开口钢管桩具有承大时便产生，且一般在相对位移较大时(如10mm载力大、打人容易、回收方便等优点，故栈桥的基左右)便可得到充分发挥；桩端阻力充分发挥所础均采用打人式开口钢管桩。需的相对位移与土质密切相关，但其发挥常常滞后打人式开口钢管桩在竖

3、向荷载作用下的承载机于桩侧阻力。理复杂，其挤土效应不同于闭口桩，管内土芯的闭与闭口桩的桩倾摩阻力相比，开口桩在打人过塞效应程度也难以确定，因而桩侧阻力、桩端阻力程中，一部分土体涌人管内形成土芯，另一部分土目前均没有很好的计算办法。如果再考虑在海洋环体被挤向桩的四周。在桩向四周挤土的过程中，土境中打桩时受水的影响，情况将更为复杂。为此，与桩的外壁接触更为紧密，其法向应力更大，因而本文从开口钢管桩的承载机理出发，推导考虑闭塞桩侧阻力也更大，这种效应称之为“挤土效应”。效应的桩端阻力计算公式。由于开口桩中存在土芯

4、，因而其排土量小于闭口桩，其挤土效应不如闭口桩。在计算时，必须考虑2开口钢管桩竖向荷载下的承载机理挤土效应降低对桩侧阻力的折减。土对开口钢管桩的支承作用主要由两部分组开口桩的桩端阻力，近似等于土芯与桩内壁之成，即桩的外侧摩擦力以及桩的内侧摩擦力。为了间的粘聚力和摩阻力。当其大于或等于按闭VI桩计与闭口桩一致，习惯上常将桩外侧摩擦力称为桩侧算时的桩端阻力时，认为土芯所起的作用等同于闭阻力，而桩内侧摩擦力的发挥程度与桩芯土的闭塞口桩，称之为“完全闭塞”，反之为“不完全闭效应有关，与闭口桩一样，也表现为桩端阻力。

5、塞”。7-7。o一△7-从以上水对岩土体的作用可以知道，水对滑坡=(1一)otg(。一△)+(co一△c)的影响是很大的，因此在滑坡整治中，应倍加重视水的作用。很明显，由于地下水的作用，岩土的抗剪强收稿ljJ9】：2005—04—06度、内摩擦角及内聚力会有明显地降低。维普资讯http://www.cqvip.com全国中文核心期刊路基工程2005年第4期(总第121期)h⋯——第i+1层土的厚度，按式(3)3开口钢管桩考虑闭塞效应的桩端阻力计算公式计算J：3．1假设Ih⋯’=kD~-L⋯(3)(1)土芯与

6、桩内壁之间完全接触；其中：——土芯高度系数，一般取0．86；(2)土芯在竖直方向可以有分层，但每层内⋯——钢管桩进人第+1层土的部为均质的，即其力学参数处处相等。深度；3．2计算公式D——钢管桩内直径。在第i+1层土中，距该层上端处取一厚度根据式(2)、式(3)，可以由上至下计算出为的微元体，其受力如图1所示。各层土下端的垂直压应力P；，直至最下层土的P。当P大于桩端极限承载力时，取P=。钢I／，管桩的桩端阻力Q等于土芯对桩内壁的总作用力I减去土芯自重，即：_7n第1层土“lQ=(P一∑yih；)A(4)当

7、p<0时，表明土芯与内壁的作用力不足以第f层土(P+dP)A抵抗土芯自重，此时取Q=0。实际情况中，土层越聪一<王刀第i+1层土的承载力肯定大于其上土层的自重，因而Q必大于0。如在计算中发生“Q<0”的情况，一般是筵i由于土层参数选取不当或误差引起，不过，此时实n：土芯中的分层总数际的Q虽然大于0，但一般不会太大，可以忽略。第，l层土囡图1开口钢管桩内的土芯内力平衡图疆鞋i根据平衡关系，有：(P+dP)A=PA+i+1l，⋯PUdx+c⋯Udx+⋯Adx(1)式中：P——计算深度处的垂直压应力；￡／-_一钢

8、管内径周长；A——钢管内径横截面积；c——第i+1层土的粘聚力；图2Q、Q与r的关系曲线图i+。——第+1层土的容重；⋯——第+1层土与钢管内壁的摩擦系数；利用理论公式理解半径r对闭塞效应的影响。l，⋯——第i+1层土的侧压力系数。图2为钢管内半径与按开口、闭口计算的桩端阻力对式(1)积分，并考虑边界条件，经整Q、Q的关系曲线。在r=0处，Q=00，而Q=0；理得：随着r的增大，Q先减小后增加，而Q不断增长，。=