复合地基有效桩长的计算方法

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1、第42卷第4期地质与勘探Vol.42No.42006年7月GEOLOGYANDPROSPECTINGJuly，2006复合地基有效桩长的计算方法1，2111王平卫，彭振斌，杨庆光，何忠明（1.中南大学地学与环境工程学院，长沙410083；2.有色金属矿产地质调查中心，北京，100012）［摘要］有效桩长是柔性桩复合地基设计时需要考虑的一个重大问题。已有的柔性桩复合地基有效桩长计算方法都难以准确计算有效桩长。本文基于Mindlin位移解和位移协调条件，通过一定的假设和公式推导得到了有效桩长的计算方法，并与其他的一些方法的

2、结果进行比较。［关键词］有效桩长Mindlin位移解柔性桩复合地基［中图分类号］TU473.1［文献标识码］A［文章编号］0495-5331（2006）04-0103-03有效桩长（记为lc）是柔性桩复合地基优化设由上面的假设，很容易可以得到任意深度z处计时需要考虑的一个重大问题。通常认为有效桩长桩侧摩阻т（z）与桩顶荷载p的关系：［1～4］要从承载力和沉降两个角度来定义的。当其他p3zт（1z）=-（0≤z≤lc/3）（1）条件（桩的形状、截面积大小、桩身材料等）和土的πrolclclc特性一定时，随着桩长的增大，柔

3、性桩承载力的增加т（z）=3p1-z（l/3≤z≤l）2()cc2πrolclc趋缓慢，当桩长达到某一定值时，承载力的增加几乎（2）为零，把这个定值称为基桩的有效桩长。在此状态下，有效桩长下那部分桩身对桩承载力的贡献可以忽略不计。从沉降角度来看，在一定荷载作用下，随着桩长增大，柔性桩桩顶沉降逐渐减小，但当桩长超过某一极限时，沉降几乎不再发生变化，即用增加桩长来减小沉降也存一个极限长度，这一极限长度就［1～9］称为有效桩长。近来，国内很多学者从理论和［10～12］试验两方面对复合地基有效桩长的计算方法进行了探讨，这不仅有

4、利于加深对柔性桩复合地基图作用机理的理解，而且可以促进复合地基优化设计1桩侧摩阻力分布图的研究。本文从沉降的角度出发，得到了复合地基有效桩长的计算方法。1桩顶沉降量计算［9］根据段继伟在文献中的试验研究结果，可以认为：柔性桩是典型的摩擦桩，桩侧摩阻力在桩身所承担的荷载中占很大的比例。对于刚性基础下的柔性桩复合地基，桩顶和桩间土沉降是协调的，从而可图以认为桩顶处侧摩阻力为0，沿着桩长向下，大约距2桩体受力图桩顶1/3处达到极大值，再往下逐渐变小，到有效桩［3］公式中：p、r0、lc—分别为桩顶荷载、桩的半径长位置接近于，

5、桩侧摩阻力分布图1所示。［收稿日期］2006-02-08；［修订日期］2006-05-20；［责任编辑］陈仁俊。［第一作者简介］王平卫（1961年—），男，1982年毕业于中南大学，在读博士生，高级工程师，现主要从事岩土工程的研究工作。103地质与勘探2006年和有效桩长。R=ヘx2+y2+（z-c）21根据图2很桩身受力平衡，可以得到摩阻力极222R2=ヘx+y+（z+c）大值以上部分桩身轴力的分布：2考虑刚性基础下复合地基的情况，则有桩顶和3zp（1z）=p(1-2)（0≤z≤lc/3）（3）桩间土顶面的变形协调。

6、当点（0，0，0）处有：lcQ（1+µs）（3-µs）同理可以得到下面一段桩身轴力分布：w=（7）z2πEc23pzp（2z）=2(1-)（lc/3≤z≤lc）（4）根据桩身受力图2，可以得到：lc对于纯摩擦型柔性桩，可以忽略桩端位移不dQ=2πr0т（2）dz（8）联立方程（1）、（2）、（7）和（8）得到：计，并假定桩顶沉降量为sp都是由于桩身的压缩产lc2πr（03-µs）т（z）生，则通过分段积分可以得到sp为：w=0dzz14Gzclslc（pz）3p（1z）sp=1EAdz=1EAdz2πr（03-2µs）

7、0Pp0Pp=4Gslcp（2z）4plccllc+1lcdz=（5）3т（1z）т（2z）（9）3EPAp9EPAp[1zdz+1lczdz]03公式中：Ep、Ap—分别为桩身弹性模量和桩横3ln32πr（03-2µs）p截面面积。wz（10）24Gsπr0lc2桩侧土顶沉降量计算如图3所示，假设土体中的桩为柔性桩，桩周土3复合地基有效桩长的确定体可以视为半无限平面。在平面半无限空间内部深由于考虑的时刚性基础下复合地基，因此由桩度为c处作用一集中力Q，在M（x，y，z）处的垂直位顶沉降与桩间土顶沉降协调，联立方程（5

8、）和（10）：［4］移可以由Mindlin位移解得到：4plc3ln32πr（03-2µs）p=（11）w=Q9EPAp24Gsπr0lcz16πG（s1-µs）9π（3-2µs）（1+µs）EP3-4µ（z-c）28（1-µ）2-（3-4µ）lc=r03ln3（12）s++ssヘ8E[3SR1R1R2假设桩间土体在力作用下不产生