地基基础接触面的切向刚度拟合分析.pdf

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1、栗学梅等：地基基础接触面的切向刚度拟合分析地基基础接触面的切向刚度拟合分析栗学梅，刘岩磊，牛红章。(1．河北省地矿局水文工程地质勘查院。石家庄050000；2．河北人地生态工程有限公司．石家庄050000；3．河南省豫北水利勘测设计院。河南安阳455000)【摘要】地基基础接触面的切向刚度是研究地基一基础共同作用的一个关键参数，目前尚无权威方法对其进行确定，通过理论分析确定对切向刚度主要影响因素，根据室内土工试验和现场载荷试验结果，采用多项式拟合方法建立了一种新型切向刚度计算方法。【关键词】共同作用；切向刚度；拟合【中图分类号】TU470．3【文献标识码】B【文章编号】10

2、01—6864(2013)04—0111—02随着我国国民经济发展，高层建筑的增多，地基2．1影响因素分析与选择一基础共同作用¨。研究的重要性日益凸显。地基与桩土接触面切向刚度受土体性质、桩型、桩身材基础接触面的切向刚度k是对接触面粗糙程度的定料、桩顶荷载、施工工艺等因素影响，为便于拟合方法量表述，是用于地基一基础共同作用分析的重要指推广应用，通过对接触面性质的影响因素的作用分析标，国内外学者对接触面进行了大量的研究工作，并选取较为常用的指标进行拟合。取得了一定的研究成果，但如何确定接触面的切向刚实际工程中较为常用的土的物理力学指标有：含度k。目前尚无权威定论，本文采用多项

3、式对接触面切水量W、密度P、液性指数，．．、塑性指数，、液限W塑向刚度k进行拟合。限W孑L隙比e、压缩模量E、粘聚力C、内摩擦角等1理论基础等，工程上主要关心接触面的力学性质，常用的材料地基与基础接触面的切向刚度与其影响因素间抗剪强度的摩尔一库仑破坏理论表达式为：丁=C+存在复杂的非线性映射关系，根据泰勒公式，对于含o'tg~，其中，c、是对土体强度的综合反映，借鉴的摩一个自变量的任意连续函数Y=()，在一个较小邻尔一库仑破坏理论，将土体内部所有对切向刚度有影域内均可采用高次多项式Y=+ni+a2x++响的因素通过c、两个指标和土层水平应力or来(Z4X⋯aX对其进行逼近，

4、当Y与影响因素的关系反映。m无法确定时可采用多项式对其进行拟合，当变换范桩土接触面切向刚度并非常数，桩顶荷载变化对围较大时，可对其进行分段拟合。对于含多个变量的其有影响，一般规律是切向刚度随着荷载逐步增加而任意连续函数Y=厂(，：，，⋯)，同样可以采用高减小，其机理分析如下：未施加桩顶荷载时接触面比较粗糙，切向刚度较大；施加荷载后桩周土与桩体发次多项式进行拟合，假设函数含四个自变量，采用二生相对滑动，接触面附近土体受扰动，接触面变光滑，次多项式对其进行逼近时表达式为：进而切向刚度降低，如变化过程见图2。Y=00+口ll+02l2+口313+Ⅱ414+05l+btx2‘+b2

5、x23+b3x24+b4x2+ClX,3‘+C2X34+C3X3+AAAdlx4+d22(1)根据上述分析对接触面切向刚度k。进行数据拟桩桩桩BBB合，其流程见图1。r=-o~J'仁时f2时图2接触面粗糙程度变化图(0

6、系式为：而改变，其余参数c、三者均不改变，故认为r不k=r，c，，)(2)改变，可视为常数，故上式中最后三项之和亦为常数，分析要求解的k。：r，C，，or)，当采用二次多项设其值为z，因a。同样为常数，令z与a。之和为常数式拟合时，其待定系数较多，精度较低，拟合效果较a0，a4+a2=a2，a5f+a1=al，上式最终简化为：差，当采用三次多项式拟合时，展开式将更为复杂，待k=a0+a17-+口2．r+03r(5)定系数将更多，精度会更低。考虑到c、or为土体内式中，a。、a。、a、a，为待定系数。所以，k=厂(，部固有影响因素，均由地层条件所决定，故引入一个)最终可以展开

7、为只含r的任意次多项式。参数r；=C+2．2桩土接触面切向刚度拟合式(2)可简化为：Ii}。=r，r)(3)某建筑场地采用桩基，桩长23．50m，桩径0．90m，简化之后式(3)自变量个数降为两个，可提高多桩身材料为C30混凝土，正方形布桩，桩间距为项式拟合精度，首先将式(3)展开为三次多项式：6．00m。根据载荷试验结果求得其接触面切向刚度。ke=a0+Ⅱl丁+02丁+n3下+a4下彳m+05下下m+采用本文方法对其进行拟合，l2—16m埋深段接触面bl7．m+62Jrm+637-(4)切向刚度多项式拟合结果见图