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1、第28卷第1期防灾减灾工程学报Vol.28No.12008年2月JournalofDisasterPreventionandMitigationEngineeringFeb.2008X单桩负摩阻力计算方法比较分析11,211,2孔纲强,杨庆,郑鹏一,栾茂田(1.大连理工大学土木水利学院,辽宁大连116024;2.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024)摘要:桩基工程中桩侧负摩阻力所产生的作用于桩体上的下拽力,可能引起桩体破坏、桩基不均匀沉降等诸多工程灾害。为此,工程师们建立了许多单桩负摩阻力计算公式,但是
2、由于这些公式各自的适用性和局限性,计算结果差别较大。首先介绍了目前国内外用于计算单桩负摩阻力及确定中性点位置的几种常用方法:极限分析法、荷载传递法、弹性或弹塑性理论法、剪切位移法和数值分析法;再结合具体工程实例,对以上几种方法进行比较,指出各自的适用条件、优缺点等,为工程设计提供参考。关键词:负摩阻力;下拽力;中性点;桩基中图分类号:TU473.1文献标识码:A文章编号:167222132(2008)0120098206就逐渐被人们认识;20世纪60年代,Terzaghi和0引言Peek首次提出了计算端承桩单桩下拽力的方法,中性
3、点的概念随后也被提出;20世纪70～80年代,针桩基工程中,当桩体与桩周土产生相对位移时,对桩基负摩阻力问题的现场试验研究在国内外得到[2,3]桩侧就会产生摩阻力。当桩体的沉降量大于桩周土广泛的开展。的沉降量时,摩阻力为正;当桩周土的沉降量大于桩结合具体的工程实际情况,人们建立了许多单体的沉降量时,摩阻力为负。单桩负摩阻力作用机理桩负摩阻力计算方法,但是这些公式基本都是建立如图1所示[1]。桩侧负摩阻力非但不能为承担上部在不同的假设条件、试验条件及相应理论的基础上,荷载作出贡献,反而要产生作用于桩侧的下拽力。下这就导致了不同计算
4、公式所得到的结果之间有差拽力作用于桩体上,可能会造成桩身破坏、桩端地基异。如何选择更符合真实情况的计算公式,成了困扰工程设计人员的难题。为此,本文在介绍目前国内外屈服或破坏,以及上部结构不均匀沉降等问题。因常用计算单桩负摩阻力及确定中性点位置方法的基此,考虑桩侧负摩阻力对桩基础的作用是桩基础设础上,结合具体工程实例,对比几种常用计算方法的计必不可少的问题之一。优缺点,探求较好的计算方法为工程设计提供参考。1单桩负摩阻力计算常用方法目前国内外计算单桩负摩阻力的常用方法有极限分析法、荷载传递法、弹性或弹塑性理论法、剪切位移法、数值分
5、析法等。111极限分析法图1单桩负摩阻力作用机理示意Fig.1DiagramofmechanismofnegativeskinfrictionJohanessen和Bjerrum提出了利用有效应力法ofsinglepile计算负摩阻力的方法;李光熠等利用滑移位移计对钢管桩负摩阻力进行了量测,并用有效应力法进行桩基负摩阻力的计算是工程界比较关心的问题了一些分析;张厚先从理论和实用角度出发,对有效之一。早在20世纪40年代后期,桩基负摩阻力问题应力法和基于有效应力法的派生方法进行了改进和X收稿日期:2007208224;修回日期:2
6、007209208作者简介:孔纲强(19822),男,博士研究生。主要从事桩基负摩阻力方面的研究。Email:gqkongl@163.com©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第1期孔纲强等:单桩负摩阻力计算方法比较分析99完善;陆明生基于对单桩的表面负摩阻力的模型试式中Kv为桩端土层垂直弹簧系数;验研究及有限元分析,在Kerisel总应力法基础上提S0为地基表面沉降;出了估算单桩
7、下拉荷载的经验公式。S为桩侧平均单位摩阻力;[4]我国建筑桩基规范(JGJ94294)采用的就是利U为桩周长;用有效应力法计算单桩负摩阻力的方法。规范规定:l0为桩周压缩层下限;桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时,应根据工程P为桩顶荷载。具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影112荷载传递法响;当缺乏可参照的工程经验时,单桩负摩阻力标准值可按如下公式验算:Alonsoetal采用一系列简化的荷载传递函数n[6]qsi=AR′i(1)来求解单桩或群桩的负摩阻力;周国林基于桩的R′i=p+C′izi(2)荷载传递函数概念,建立了单
8、桩负摩阻力传递机理n[7]式中qsi为第i层土桩侧负摩阻力标准值;的力学模型;赵明华等对佐藤悟双折线模型进行R′i为桩周第i层土平均竖向有效应力;改进,以荷载传递法建立了桩基负摩阻力计算公式,p为地面均布荷载;并考虑了桩—土相互作用、土体的分层特性以及土C′i为
