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1、第25卷 第5期98中 外 公 路 2005年10月 文章编号:1671-2579(2005)05-0098-03嵌岩桩竖向荷载性能分析李 莉,李朝阳(中交第二公路勘察设计研究院,湖北武汉 430052) 摘 要:文章效仿《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)中的嵌岩桩计算模式,就《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)中的嵌岩桩计算公式的不足之处进行了探讨,提出了改进的嵌岩桩承载力计算公式。改进公式中将覆盖土层的摩阻力作为单桩承载力的一部分,并在计算嵌固力和端阻力时,采用了与规范相异的修正系数,分析中考虑了桩的长细比、桩底岩土的影响,即给出了桩的
2、嵌固力和端阻力随嵌岩深度变化而需要的修正。因而该修正式比《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)提供的嵌岩桩计算公式更为合理、经济,同时可加快工程的施工进度。关键词:桩基础;嵌岩桩;嵌岩深度;竖向承载力首先混凝土桩的弹性压缩是绝对存在的;其次是源于1 前言桩底的沉陷。摩擦桩要在桩身全长摩阻力达到极限、桩身开始下滑之后,超过摩阻力的那部分荷载才直接《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)为桩尖土层所承受,这时桩的支撑力应为桩尖支承力(以下简称《桥规》)没有考虑上覆土层的侧阻力,也未加桩周极限摩阻力Ul[τ]之和。l为上覆土层厚度,考虑桩端阻力同嵌岩深度及其桩身或
3、基岩参数间的关[τ]为上覆土层桩周摩阻力加权平均值,U为桩身系,意味着桩端阻力的发挥同深度无关。而桩侧阻力周长。却可随着深度增加而无限增加,这正是目前嵌岩桩设对于嵌岩桩,桩身不会下滑,但桩顶的弹性压缩变计的分歧所在。结合多年实践经验,笔者效仿《建筑桩形是必然的。这个弹性压缩变形引发了桩周土的剪切基技术规范》(JGJ94-94)(以下简称《建规》)中的嵌力,即桩的摩阻力。因此计算单桩的承载力时应当考岩桩计算模式,就《桥规》中的嵌岩桩计算公式的不足虑这一部分。理论上未考虑安全系数的情况下,由于之处进行了探讨,并就公式中各参数的取值情况及影弹性压缩变形引起的剪切力按三角形分布,因此这部响因
4、素进行了分析。1分摩阻力应为Ul[τ]。这时桩的容许承载力为:212 利用《桥规》探讨嵌岩桩计算公式[P]=P规范+2Ul[τ]《桥规》中没有考虑上覆土层的侧阻力,因而造成关于嵌岩桩以往有这样一种概念:凡嵌岩桩必为嵌岩深度偏大。笔者根据多年工程实践,探索了关于端承桩,凡端承桩的极限承载力均不考虑上覆土层的嵌岩桩计算公式的改进式,并给出了嵌岩深度的计算摩擦阻力。其理由是端承桩只有桩尖支承力而无桩侧方法。摩阻力,因为桩与上覆土层无相对移动。事实上这一2.1 考虑上覆土层的侧阻力概念仅适用于支承或嵌入岩层的短粗桩,工程实际中《桥规》中的嵌岩桩容许承载力表达式为:大多数嵌岩桩与上覆土层的相对
5、滑移是客观存在的。[P]=(C1A+C2Uh)Ra收稿日期:2005-03-24(修改稿)作者简介:李 莉,女,硕士,高级工程师.5期 嵌岩桩竖向荷载性能分析 99显然该式只考虑了基岩侧阻力与端阻力,忽视了zP(1-γ)Pz=P-∫dz(6)岩面以上覆盖土层(包括强风化层)的参与作用。尤其0lclcPz在具有较厚覆盖土层的嵌岩桩设计中,其造成嵌岩深δz=∫dz(7)0EA度偏大是很自然的。将式(5)、(6)代入式(7)得:侧摩阻力的计算复杂,要精确定量计算很困难,从lz1cP(1-γ)安全性讲意义不大,但土层的有利影响是客观
6、事实,所δz=P-∫ldzdzEA∫00c以要适当考虑覆盖土层的影响。国内外有不少大型桥(1+γ)Plc=(8)梁通过静载试验最大限度地缩短了设计的桩长,节省2EA偏安全地假定岩壁侧阻力、桩端反力为零,即γ=了桥梁造价。为此根据现有研究试验成果在足够安全储备的前提下,提出了嵌岩桩计算的改进公式。0,则桩顶竖向弹性压缩位移为:Plc2.1.1 桩端竖向位移计算Δ2=(9)2EA《桥规》中嵌岩桩公式第一部分为桩端地基最大容式中:E为桩身抗压弹性模量(kPa);A为桩身截面积许承载力,可写为:2(m);lc为桩的入土深度(m);δz为深度z处桩身弹R0=C1ARa(1)性压缩竖向位移(m)
7、。令R0作用下桩端竖向位移为δ1,则:日本公路桥下部结构规范及条文解释中,桩基设R0=KC1C0Aδ1(2)计篇(1976年)给出了桩的轴向弹性压缩系数:式中:K为综合折减系数,与桩底基岩风化程度及遇AEKv=α(桩未露出地面)或水软化等有关,K<1;C0为假定基岩新鲜状态下的比lc例系数,见文献[2]。K=αAE(桩露出地面高h)v0h0lc将(1)式代入(2)式得:1+αlcRaδ1=(3)lcKC0式中:α=0.022-0.05,则桩的桩顶竖向弹性压
