基于静荷载试验的群桩沉降简化分析

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1、万方数据2009年8月水利学报SHUILIXUEBA0第40卷第8期文章编号：0559．9350(2009)08．0983．06基于静荷载试验的群桩沉降简化分析董光辉1’2，杨(1．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海敏1’2，卢俊义1’2200092；2．同济大学地下建筑与工程系，上海200092)摘要：群桩沉降预测一直是桩基设计中的难点。本文通过对桩端桩侧性状进行分析，提出了一种群桩沉降简化分析方法。该法直接利用单桩试验预测群桩沉降，把桩端的荷载一位移曲线和桩侧的荷载一位移曲线从单桩静载试验曲线中分开，进而提出了桩端沉降比和

2、桩侧沉降比并给出了计算公式。通常在工作荷载作用下桩端沉降比小于桩侧沉降比，如果把两者等同则会高估了群桩的沉降。对有软弱下卧层的情况，桩端沉降比可能比桩侧沉降比大，因此会低估了群桩沉降。最后通过实例对本文提出的方法进行了验证，表明本文方法切实可行。关键词：群桩沉降；桩端沉降比；桩侧沉降比；软弱下卧层；Q-S曲线中图分类号：TU473文献标识码：A1研究背景由于桩基工程施工条件的复杂性和理论计算方法的局限性使得群桩沉降计算结果与实际结果相差较大，因此群桩沉降预测一直是桩基设计中的难点。近些年来，国内外学者对群桩沉降的研究做了许多有益的工作。

3、Skempton[1]、Vesic[2】、Meyerho(33等先后建立了群桩沉降与单桩沉降的纯经验关系式，该经验公式在一定程度上为群桩沉降计算提供了途径，但该方法缺乏理论指导。自从PoulosHl提出相互作用系数以后，弹性理论法能考虑群桩中桩一桩、桩土相互作用特性，从而能够考虑桩数、桩位布置、桩径、桩长对沉降的影响，能够计算群桩中各桩的沉降和差异沉降，比较符合实际，但由Cooke¨。以及刘金砺怕’等的试验结果得知，弹性理论解过高地估计了群桩相互作用，因此该方法很难准确确定群桩沉降。另外实际工程中土十分复杂，如何确定土参数已成为桩沉降计

4、算中的关键问题。本文提出直接利用单桩试验曲线求取群桩沉降。由于桩侧阻只有在桩土间产生一定的相对位移的条件下才能发挥，而端阻力主要与桩端持力层强度和变形性质有关；桩端阻力的发挥滞后于桩侧摩阻力的发挥，因此把端阻和侧阻分开考虑，提出了桩端沉降比和桩侧沉降比，最后通过实例分析表明计算结果和实测结果较接近。2端阻沉降和侧阻沉降单桩在工作荷载下的沉降包括3个部分即桩身弹性变形、桩端荷载产生的桩的沉降和沿桩身传递的荷载产生的桩的沉降[利，简称为桩身弹性变形、端阻沉降和侧阻沉降。为了把端阻沉降和侧阻沉降划分出来，则必须从单桩试验中划分出端阻力和侧阻力

5、。2．1端阻力和侧阻力研究桩端力和侧阻力的分配是研究单桩承载力的重要组成部分，是分析荷载传递机理的基础。划分端阻力和侧阻力的方法较多，如Vanweelemethod、切线法、S．19P法‘71等。本文采用收稿日期：2008．124)2基金项目：教育部高等学校博士点基金项目(20070247004)；国家自然科学基金项目(50678086)作者简介：董光辉(1979一)，男，安徽东至人，博士生，主要从事岩土工程中的桩基础及深基础研究。E．IBail：d曲一8888@163．㈣·--——983·--——万方数据切线法：该法假定在极限荷载以前

6、，桩顶下沉量与桩端阻力保持比例关系，在极限荷载以后桩侧阻力不再增加而成定值。具体做法是：从原点引一直线0A平行于切线BC，再画曲线AD平行于极限荷载点以下的试桩曲线BE，OAD曲线左边为桩端阻力，OAD曲线与OBE之间为桩侧摩阻力(见图1)。D图1切线法划分端阻和侧阻D图2Mazurkiewicz法目前试桩一般都以工程桩来做，都很难达到极限荷载，所以如何求极限承载力需要考虑。现有的确定方法有Terzaglli法‘引、Davisson法‘9。、Chin’smethod‘103和Mazurkiewicz法‘111(波兰法)。Terzaghi

7、以桩顶沉降量达到桩径的0．1倍时所对应的承载力。Davisson法认为当沉降量超过其弹性压缩量达到某一值菇时，通过髫绘制一直线平行于试桩切线，Davisson建议茗=3．8+0．008D(mm)，此法一般用于快速加载。Chin假定荷载和沉降是双曲线关系，斜率的倒数就是极限荷载。Mazurkiewicz法(波兰法)是一种图解法(图2)，认为单桩静荷载试验曲线(Q-s曲线)在破坏时为抛物线，提出用外查法求破坏荷载，任选一组等量桩项下沉量线，作等量下沉量线的平行线交于Q．s曲线交点D，作各自等量下沉线的D点的垂直线交Q点，自Q点作45度的射线

8、并于其次的垂线相交所成的一直线交Q于一点，此位置为破坏荷载。赵春风n23从理论上推导得出选用Mazurkiewicz法来估算未破坏时的单桩竖向极限承载力是合理的，并用此法对上海地区17根预制桩和17根钻孔灌