浅谈静压桩沉桩挤土效应空间

《浅谈静压桩沉桩挤土效应空间》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第１１卷第３期淮北职业技术学院学报Ｖｏｌ．１１Ｎｏ．３２０１２年６月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＵＡＩＢＥＩＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＡＮＤＴＥＣＨＮＩＣＡＬＣＯＬＬＥＧＥＪｕｎ．２０１２浅谈静压桩沉桩挤土效应空间盛智杰（安徽省交通航务工程有限公司，安徽合肥２３００１１）摘要：考虑桩侧摩阻力随深度线性增加，在此基础上推导了沉桩挤土效应的空间解析解，该解析解能预测沉桩时桩周土体的竖向位移；离心模型试验值、有限元计算值与解析解值作了比较分析，解析解值能较好的反映试验值，土体竖向位移解析解值与有限元计算值接近。关键词：

2、沉桩挤土；空间轴对称；解析解；径向位移；竖向位移中图分类号：ＴＵ４１１．６文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－８２７５（２０１２）０３－０１２２－０３静压桩因具有无噪音，无振动，无冲击力，施工应力小１．２轴对称平衡方程求解［１］。但是，静压桩属等诸多优点而得到了较为广泛的应用除去桩顶、桩尖处少部分土体，考虑τｒｚ的影响，打桩挤［２］，其产生的挤土效应会对周边环境造成不利影于挤土桩土的空间轴对称分析法就是结合边界条件解下列应力表响，因此能有效地预估静压桩产生的挤土效应以期采取能示的平衡方程和相容工程。够减少

3、挤土效应的施工措施具有重要的工程意义。（ａ）平衡方程国际上对于静压桩挤土效应的研究方法有圆孔扩张σγσγｚσγ－σθ＋＋＝０（２）理论、应变路径法、有限元法等。圆孔扩张法最初用于金γγ［３］３６１－３９３［４］１１０８－１１３６σ属成形方面的研究，后经Ｖｅｓｉｃ，Ｃａｔｅｒ，ｚτγｚτγｚ＋＋＝０（３）［５］１６２４－１６３９ｚγγＲａｎｄｏｌｐｈ等的发展，已经成为研究沉桩挤土问题（ｂ）相容方程应用最广泛的一种方法。但是圆孔扩张理论是将一维圆２孔扩张解应用于桩体贯入这样一个三维轴对称问题

4、，它假!２σγ－２（σγ－σθ）＋１Θ（４）２１＋μ２γγ设应力只与径向坐标ｒ有关，而与竖向坐标ｚ无关，它的缺!２σθ－２（σγ－σθ）＋１１Θ（５）点是：①不能反映打桩时土体的隆起现象；②忽略孔壁竖２１＋μγγγ向摩擦力τ的影响。应变路径法不考虑土体本构关系，求２ｒｚ!２σｚ＋１１Θ（６）１＋μ２得的土体应力和位移只是一种近似方法。本文把沉桩过γｚ２程看成准静态的空间轴对称问题，推导了静压桩沉桩过程!２τν－τγｚ＋１Θ（７）２１＋μγγｚ中三维挤土解析解，考虑了孔壁摩擦力τｒｚ对土

5、体中应力和位移的影响，可以用于分析打桩时周围土体的竖向隆起量，最后结合模型试验将解析解和实际值、有限元法做了比较分析。１沉桩挤土解析分析１．１边界条件［５］Ｍａｓｏｏｄ等采用静力触探试验对沉桩过程中桩侧摩阻力τｒｚ进行测量，统计后发现其沿桩长呈线性增大分布，如图１。根据极限平衡理论，沉桩过程中桩侧土体处于被动状态，这样任意深度ｚ处孔壁竖向摩阻力τｒｚ可表示为如下公式：τｒｚ＝－（ｃ′ａ＋ｋｐγ′ｚｔａｎφ′ａ）（１）图１桩侧摩阻力分布图式中：ｃ′ａ、φ′ａ—桩土界面粘聚力和摩擦角；γ′—桩周土体有效重度

6、；ｋｐ—土体被动土压力系数，取ｔａｎ首先来考察平衡微分方程（２）、（３）。这是一个非齐次（４５°＋φ′／２），φ′为土体内摩擦角。微分方程组，它的解答包含两个部分，即，任意一个特解及收稿日期：２０１１－１２－２３作者简介：盛智杰（１９５４－），男，安徽金寨人，安徽省交通航务工程有限公司工程师。研究方向：工程技术与管理。·１２２·淮北职业技术学院学报２０１２年第３期下列齐次微分方程的通解：大的环向变形，因此用初始半径仪α０的小孔扩张２α０的过σγσγｚσγ－σθ程模拟Ｏ～Ｒｕ，的小孔扩张半径为Ｒｕ桩的

7、沉人过程。土＋＋＝０（２）γγ体模型采用修正剑桥模型。σｚ＋τγｚ＋τγｚ＝０（３）图２给出地面下２ｍ深处土体径向位移随离桩中心距ｚγγ离的变化关系，图３给出离桩中心１．２ｍ处土体竖向位移特解可以取为随深度变化的关系。解析解计算所需参数列于表１。从图σγ＝σθ＝τγｚ＝０，σｚ＝－γｚ（８）２可以看出离桩体较近的土体解析解计算值要小于实际这个特解也满足相容方程（４）、（５）、（６）、（７）。值，较远处计算值大于实际值。图３说明土体竖向位移与齐次微分方程的通解，由弹性力学轴对称问题的应力有限元

8、值比较吻合。函数解法很容易得｝解答。取应力函数，能满足!４ψ＝０的要求。故有表１土体计算参数２２σ（２ψ）＝３Ａｚ＋２Ｂｚ＋６μＡｌｎγ（９）γ′（ｋＮ·γ′（ｋＮ·ＥＣ′ａａγ＝μ!ψ－２２２指标（°）φ′ｚγγγμφ′ｍ－３）ｍ－３）（ＭＰａ）（ｋＰａ）（Ｏ）２σθ＝（２１ψ）＝－３Ａｚ－２Ｂｚ＋６μＡｌｎγ指标值１９．５９．５３．６１０．４２５２５．１２２μ!ψ－２２ｚγγγγ（１０）２σｚ＝（（２－）!２ψ）＝６