基于修正荷载传递法的嵌岩灌注桩轴向承载有限元模拟方法
嵌岩桩单桩承载力计算
嵌岩桩单桩承载力计算嵌岩桩是一种常用的基础工程结构，用于承受建筑物或其他结构的荷载和抵抗下沉。
嵌岩桩的承载力计算是评估桩基承载性能和确定合适桩基尺寸的关键步骤。
本文将介绍嵌岩桩单桩承载力计算的方法和步骤。
嵌岩桩的承载力计算可以使用多种方法，其中包括静力法、动力法和经验法。
在计算之前，需要对桩基所处的地层和岩层进行详细的地质勘探和岩石力学性质测试，以获取必要的参数和数据。
静力法是最常用的一种计算嵌岩桩承载力的方法。
其基本原理是根据桩身埋入岩层的深度和桩侧摩阻力的大小来计算承载力。
具体步骤如下：1.静负荷试验：根据设计要求，在嵌岩桩处施加静力载荷，记录不同载荷下的桩沉降和桩身竖向和水平方向的应变。
这些数据将用于计算桩的侧摩阻力的大小。
2.摩阻力计算：静负荷试验结果可以用来确定桩侧摩阻力的大小。
常用的方法有半经验公式法、皮尔森法和阿伯特法等。
这些方法根据桩侧摩阻力和桩身埋入深度之间的关系，以及侧摩阻力潜在产生的机制，进行参数拟合，并计算出摩阻力的大小。
3.桩端阻力计算：桩端的承载力是嵌岩桩的另一个重要参数。
常用的计算方法有桩尖阻力计算法、桥梁法和弯曲截面法等。
这些方法要考虑桩端的摩擦力和桩尖的抗剪强度，以及桩的侧面积分效应，计算出桩端的承载力。
4.承载力计算：综合考虑桩侧摩阻力和桩端阻力的大小，可以计算出嵌岩桩的承载力。
常用的计算公式有楼氏公式、安藤公式和岩石承载力公式等。
这些公式根据桩的几何形状和土木结构特性，以及地层和岩体的物理力学性质，进行参数拟合，并计算出桩的承载力。
静力法计算嵌岩桩承载力的过程较为复杂，需要根据具体条件和要求进行细致的设计和计算。
为了提高计算的准确性和可靠性，可以使用数值模拟方法和有限元分析等辅助手段。
除了静力法，动力法也是一种常用的计算嵌岩桩承载力的方法。
动力法通过分析桩周土体与桩基之间的相互作用，以及振动信号的传播和衰减规律，计算桩的受力状态和承载能力。
动力法包括动力触探法、动力试验法和地震波反射法等，适用于复杂地层和高岩石承载力的情况。
大直径嵌岩桩竖向承载性状理论研究中基本假定的合理性探讨
大直径嵌岩桩竖向承载性状理论研究中基本假定的合理性探讨【摘要】大直径嵌岩灌注桩竖向承载性状理论研究一直沿用的基本假定之一是”位移假定”，即假定桩与桩侧相邻土之间的位移协调一致。
通过本文的嵌岩桩竖向抗压静载试验实例研究，发现桩-岩之间产生微小的相对位移，便可得到较大的桩侧摩阻力，表明位移假定只适用于桩-土体系，而不适用于桩-岩体系；同时也表明对长期以来基于位移假定的嵌岩桩设计，在理论的合理性和方案的安全性方面需要重新进行评估。
【关键词】嵌岩桩；承载性状；基本假定；合理性；桩侧摩阻力；桩-岩体系引言大直径嵌岩灌注桩承载性状的研究是桩基础研究的热点问题之一，目前相关的研究仍比较少。
单桩竖向承载性状的理论研究分析方法主要有以下4种[1]：⑴按半无限弹性体理论计算，采用以明特林（mindlin）课题（1936）为基础的多种分析方法；⑵荷载传递分析计算法；⑶剪切变形传递计算法；⑷有限单元分析法。
这些方法均是以弹性理论计算的基本假定之一为基础——假定桩与桩侧相邻土之间的位移协调一致，即桩土之间不产生滑动，桩身某点的位移（桩身截面位移）即为与之相邻点土体的位移（以下简称“位移假定”）。
我国大直径嵌岩灌注桩承载性状的试验研究多基于以上4种方法，基本上可归纳为以下5个方面：⑴嵌岩桩竖向承载力设计计算方法的研究。
如认为承载力实测值与理论设计值经常不符甚或相差较大[2，3]，或指出我国近十几年以来常用的嵌岩桩计算方法[4-6]存在的问题，认为规范中的公式不完全适合软岩嵌岩桩，并提出了一些修改建议[7-13]；⑵嵌岩桩竖向抗压静载试验荷载确定方法的研究。
如认为单桩竖向抗压静载试验方法[4]存在若干不妥之处，并建议予以修改[14]；⑶采用不同的双折线荷载传递函数[15-16]研究嵌岩桩沉降的计算方法；⑷采用有限元分析法研究单桩竖向荷载作用下的嵌岩深度效应。
如指出当嵌岩超过一定深度之后，桩承载力的提高已不明显[17]，或当嵌入软质岩石时，嵌岩深度可适当加深[18]；⑸嵌岩桩承载性状的研究。
嵌岩钻孔灌注桩承载性状分析
嵌 岩桩时指基岩埋 藏不 太深 的情况下 ， 穿透覆盖 土层把桩端嵌人 中等风化 、 微风化岩体或新鲜基岩 中 的桩 基 础 ］ 。 因为嵌 岩 桩桩 端 持 力 层 是 压 缩 性 极 小 的
基岩 ， 这 就 决定 了其 具 有 单 桩 承 载 力 高 、 沉降小 、 抗 震 性 能好 、 适应 性 强 的特 点 ， 所 以嵌 岩 桩在 工 程 界得 到 广 泛 应用 广 。然 而 ， 由 于其 承载 力 大 、 试 验 耗 费 高且 难进 行破坏性试验 ， 因 而 系统 完 整 的静 载 试 桩 资 料 和 实测 数据并不多 ， 这 就 制 约 了人 们 对 其 承 载性 状 的全 面认
２ ０ １ ３ 年第 １ Ｏ 期
西 部探矿 工 程
１ ３
嵌岩钻 孔灌注桩承载性状分析
王 小卫 ， 何 玲， 赵 婷
（ 江 苏省建 苑 岩土 工 程勘 测有 限公 司 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ２ ９ ） 摘 要： 通 过 对 南京 某工 程 ３ 根 嵌 岩 钻 孔 灌 注桩 试桩 结果 分析 得 出 ： 嵌 岩 钻 孔 灌注桩 桩 顸 荷 载是 由
０． ０
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２ ０ １ ３ 年第 ｌ ０ 期
工 程试 桩 均采 用堆 载一 慢 速维 持荷 载法 分级 加荷 ， 其桩 顶 荷 载 Ｑ与 桩顶 沉 降 Ｓ关 系 曲线 （ 图１ ） 所示 。由 图１ 可见 ３ 条 Ｑ—Ｓ曲线均 为缓 变 型 ， Ｓ ２ 单 桩 竖 向极 限
—
５． ０
第一作者简介 ： 王小卫 （ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 男（ 汉族 ） ， 陕西岐山人 ， 国家注册土木 （ 岩 土） 。 １ 程师 ， 现从事 岩土工 程勘察 、 设计 、 检测技 术Ｔ作 。
大直径钻孔嵌岩灌注桩竖向承载力的估算
桩 竖 向 承 载力 特 征 值 的 估 算 公 式 为 Ｒ ＝ Ａ ， ａ ｑ ・ ｐ
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２ ０ 年第 ２ ０８ 期
柳
钢 科
技
４ ９
大直径钻 孔嵌岩 灌注桩 竖 向承载 力的估 算
毕 俊
（ 钢设 计 院） 柳 摘 要 通 过 桩 土 体 系荷 载 传 递 机理 分 析 ，认 为 按 端 承桩 公 式估 算 桩 竖 向 承 载力 而 忽 略桩 侧 阻
ｓ ｇ ｅ ｔｏ ｆｒ ｅ ｔｍａｉ ｈｅ ｅ ｔｃ ｌ ｏ ｄ ｆ ｓｎ ｌ ｐ ｌ ｄ ｒｎ ｄ ｓｇ ｗａ ｔ ｏ ｗａ ｄ． ｕ ｇ ｓｉｎ ｏ ｓｉ ｔｎｇ ｔ ｖ ｒｉａ ｌ ａ ｏ ｉ ｇ ｅ ｉｅ ｕ ｇ ｅ ｉ ｉ ｎ ｓ ｐｕ ｆ ｒ ｒ
Ｋ ｅ Ｗ ｏ ｄ Ａｒ ｈ ｔ ｃ ｕ ｅ Ｃ ｎ ｔ ｃ ｉ ｎ Ｂ ｒ ｈ ｌ ｆ Ｂｉ ａ ｔｒ Ｃ ｓ－ ｎ ｐ ａ ｅ ｏ ｃ ｅｅ Ｐ ｌ ｙ ｒｓ ｃ ｉ ｔ ｒ ｏ ｓ ｒ ｔ ｏ ｅ ｏ ｅ ｏ ｇ Ｄｉｍｅ ｅ ａ ｔ ｉ — ｌ ｃ Ｃ ｎ ｒ ｔ ｉ ｅ ｕ ｏ ｅ Ｖｅ ｉａ ｏ ｄ Ｃ ｐ ｃ ｔ Ｐ ｌ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔ Ｐｉ ｔｒ ｌ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｔ ｌ ｒｃ Ｌ ａ ａ ａ ｉ ｙ ｉ Ｄｉｐ ａ ｅ ｎ ｅ ｌ Ｍ国 家 基 本 建 设 的 发 展 ，越 来 越 多 的 大
桩 端 阻 力 承 受 。 值 得 注 意 的是 ， 当桩 端 嵌 入 完
基于扰动理论修正的桩-土接触面荷载传递模型及其应用
第60卷第1期2024年1月地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATIONVol. 60 No. 1January，2024基于扰动理论修正的桩-土接触面荷载传递模型及其应用王友涛1，谢康2，陈晓斌2，张飞2，郝哲睿2（1.中铁一局，陕西西安200082；2.中南大学土木工程学院，湖南长沙410083）［摘要］利用硬化模型、双曲线模型、指数模型以及软化模型模拟的桩-土接触关系存在参数取值困难、误差大的问题。
为深入研究土-结构接触面的强度与变形机理，基于扰动理论，假定完整状态接触单元的抗剪强度服从线弹性模型，而扰动部位则服从塑性模型，建立修正的桩-土接触面荷载传递模型。
该模型参数分析表明，参数k、η对模型τ-s曲线形态影响大，而参数τf、ζ对模型τ-s曲线形态影响很小；并通过大型桩-土接触面室内直剪试验，量化接触面上剪切应力与剪切位移的关联性，进一步确定修正桩-土接触模型内部计算参数。
结果表明模型τ-s曲线与试验曲线吻合较好，验证了模型的合理性。
扰动桩-土接触模型既能描述桩侧应变软化也能描述硬化特性，有助于理解复杂应力条件下桩-土接触面的强度计算与变形机理。
［关键词］桩-土接触面扰动状态直剪试验荷载传递本构模型［中图分类号］TU473 ［文献标识码］A［文章编号］0495-5331(2024)01-0140-08Wang Youtao, Xie Kang, Chen Xiaobin, Zhang Fei, Hao Zherui. Investigation into a modified load transfer model of pile-soil interface based on disturbance theory and its application[J]. Geologyand Exploration, 2024, 60(1): 0140-0147.0 引言桩基础因其具有高承载力、高稳定性、低沉降以及施工快速便捷的特点，被广泛应用于新建构筑物基础（刘睦峰等，2006；秦鹏飞，2017；何忠明等，2019）。
桩基础检测常见问题解答,很详细!
桩基础检测常见问题解答，很详细！常用的桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等。
在桩基检测中，各个检测手段需要配合使用，利用各自的特点和优势，按照实际情况，灵活运用各种方法，才能够对桩基进行全面准确的评价。
在检测中我们常会遇到各种问题，以下列出常见30个问题。
1.什么情况下，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值？检测数量有什么要求？答：当设计有要求或满足下列条件之一时，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值：（1）设计等级为甲级、乙级的桩基；（2）地质条件复杂、桩施工质量可靠性低；（3）本地区采用的新桩型或新工艺。
检测数量在同一条件下不应少于3 根，且不宜少于总桩数的1%；当工程桩总数在50 根以内时，不应少于2 根。
2.什么情况下，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值？检测数量有什么要求？答：单桩承载力和桩身完整性验收抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定：（1）施工质量有疑问的桩；（2）设计方认为重要的桩；（3）局部地质条件出现异常的桩；（4）施工工艺不同的桩；（5）承载力验收检测时适量选择完整性检测中判定的Ⅲ类桩；（6）除上述规定外，同类型桩宜均匀随机分布。
3.混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合那些规定？答：混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合下列规定：（1）柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1 根。
（2）设计等级为甲级，或地质条件复杂。
成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20 根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10 根。
注：a.对端承型大直径灌注桩，应在上述两款规定的抽检桩数范围内，选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测。
抽检数量不应少于总桩数的10%。
b.地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩，以及单节混凝土预制桩，抽检数量可适当减少，但不应少于总桩数的10%，且不应少于10 根。
【最新精选】嵌岩桩、端承桩、摩擦桩专业知识
嵌岩桩、端承桩、摩擦桩区别基桩按照《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008规定分类1 按承载性状分类：1)摩擦型桩：（广中江-泥岩、碳质页岩等软质岩中的桩均定为摩擦桩，母岩强度小于20MPa较软中风化（如泥质粉砂岩）中的桩也定为摩擦桩）摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计；端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。
2）端承型桩：（广中江-母岩强度不小于20MPa较硬中风化岩（如变粉质砂岩、砾岩、花岗岩）中的桩定为嵌岩桩）端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计；摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。
2 按成桩方法分类：1）非挤土桩：干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩；2）部分挤土桩：长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入（静压）预制桩、打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H 型钢桩；3）挤土桩：沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。
3 按桩径（设计直径d）大小分类：1）小直径桩：d ≤250mm；2）中等直径桩：250mm< d <800mm；3）大直径桩： d ≥800mm。
桩基础根据其在土中受力情况不同,可分为端承桩和摩擦桩。
端承桩是穿过软弱土层而达到深层坚实土的一种桩,上部结构荷载主要由桩尖阻力来承担; 摩擦桩是完全设置在软弱土层一定深度的一种桩,上部结构荷载要由桩尖阻力和桩身侧面与土之间的摩擦力共同来承担。
建筑基桩穿过覆盖层嵌入基岩中(嵌固于未风化岩中不小于0.5m)称为嵌岩桩。
由于基岩强度较高，压缩性极小，嵌岩桩能提供很高的承载力。
同时嵌岩桩沉降也很小，建筑物沉降在施工过程中便可完成。
由于嵌岩桩具有这些优点，因而在工程设计，尤其是高层建筑及大型构筑物中被广泛采用。
嵌岩桩承载力的影响因素分析及嵌岩深度的探究
嵌岩桩承载力的影响因素分析及嵌岩深度的探究【摘要】嵌岩桩所处的土层岩层复杂、桩身混凝土质量的不稳定和施工工艺的多样，导致嵌岩桩承载性能复杂，因而也使得人们对嵌岩桩的破坏机理和承载性状的认识不能达成共识和统一。
本文就简单从嵌岩桩的桩长、桩径、桩体模量、持力层性状、桩底沉渣、粗糙度等因素对嵌岩桩承载力进行分析，并对嵌岩深度做简单探究，以求对施工方面能起到一定的理论支持作用。
【关键词】嵌岩桩承载力影响因素嵌岩深度【Abstract 】Rock-socketed pile soil strata in the complex, pile body concrete quality stability and the construction technology of diversity, cause rock-socketed pile bearing performance complex, making people of rock-socketed piles of failure mechanism and characters of bearing can be reached consensus know and unity. This paper from the simple rock-socketed pile pile length, pile diameter, the pile modulus, include the character, the pile bottom settlings, roughness and factors of rock-socketed pile bearing capacity is analyzed, and the depth of rock-socketed do simple explore and try to construction can play a certain role of theoretical support.【Key Words 】rock-socketed, pile bearing capacity factors, rock-socketed depth目前在施工方面存在以下误区，即一方面不管嵌岩桩长细比的大小、上覆土层的土性、沉渣厚度等，一律将嵌岩桩视为端承桩进行设计；另一方面盲目增加嵌岩深度不考虑基岩的力学性状而采用扩底，结果延长了工期、增加了施工难度，同时由于嵌岩桩单桩承载力高，造价也较高，因此此造成的浪费是惊人的，简单从嵌岩桩的桩长、桩径、桩体模量、持力层性状、桩底沉渣、粗糙度等因素对嵌岩桩承载力进行分析，并对嵌岩深度做简单探究，以求对施工方面能起到一定的理论支持作用。
强风化花岗岩中嵌岩短桩承载特征原位试验与有限元分析
强风化花岗岩中嵌岩短桩承载特征原位试验与有限元分析白晓宇;张明义;朱磊;王永洪;王静静【摘要】The bearing behavior and load transfer mechanism of the rock-socketed short pile were studied by the experimental and FEM analysis of two case history of 11 single short piles in weathered rock foundation of Qingdao. The influences of aspect ratio (L/d), rock-socketed length (hr) and bedrock strength (Ep/Er) on bearing behaviors of rock-socketed short were discussed by FEM analysis of bearing characters of large-diameter rock-socketed short piles. The results show that the ultimate bearing capacity of rock-socketed short is higher, and settlement is smaller, which can be satisfied with engineering demands and has high security reserves. Moreover, the change of ultimate bearing capacity of single pile is not obvious with the increase of pile lengths, which proves that the 11 piles are of strong end bearing properties. The pile side friction peak decreases with the increase ofL/d; the pile top settlement increases with the increaseofL/d. Under different rock-socketed lengths, the attenuation law of axial force is consistent; the pile top settlement decreases with the increase ofhr, and the ratio of base resistances to the bearing capacities (Qp/Qu) decreases with the increase ofhr. The pile top settlement increases with the increase ofEp/Er,Qp/Qu increases with the increase of Ep/Er. The research results can provide references for rock-socketed short pile design in similar geological conditions.%通过对青岛地区风化岩地基2个工程11根短桩的原位测试及有限元模拟分析,研究嵌岩短桩的承载性状和荷载传递特征.对大直径嵌岩短桩的承载性状进行有限元模拟,探讨长径比、嵌岩深度及基岩强度对嵌岩短桩承载性能的影响.研究结果表明:风化岩地基中的嵌岩短桩极限承载力高,沉降小,能够满足工程需求并具有较高的安全储备;单桩极限承载力随着桩长的增加变化并不显著,表现出极强的端承性状.嵌岩段桩侧摩阻力峰值随长径比的增大逐渐减小,桩顶沉降随长径比增加而增大;不同的嵌岩深度下,桩身轴力衰减的规律基本相同,随嵌岩深度的增加,桩顶沉降逐渐减小,端阻力在承载力中所占比例(Qp/Qu)逐渐减小;桩顶沉降随桩岩刚度比(Ep/Er)的增加而逐渐增大,而端阻分担的荷载比随Ep/Er的减小逐渐增大.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)002【总页数】13页(P512-524)【关键词】强风化花岗岩;嵌岩短桩;极限承载力;承载性状;原位测试;有限元【作者】白晓宇;张明义;朱磊;王永洪;王静静【作者单位】青岛理工大学土木工程学院,山东青岛,266033;青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心,山东青岛,266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛,266033;青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心,山东青岛,266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛,266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛,266033;中国建筑第八工程局有限公司青岛分公司,山东青岛,266000【正文语种】中文【中图分类】TU473.1花岗岩、花岗斑岩在青岛分布十分广泛，与其他地区的花岗岩相比，表现出风化程度差异大、局部起伏变化大、埋藏深度变化大、完整性好及承载力高等特性。
软岩嵌岩桩承载有限元模拟方法研究
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第２ ｌ卷
第 ｌ ２期
林育 梁等 ．软岩 嵌岩桩 承载 有 限元模拟 方法 研 究
（一 ）（ ＋２ ＋ ） １ ２
・ｌ ５ ８ ５・
（ ）２ ＋ ） ＋ （ ＋２
岛
在 ＝０处 的 切 线 斜 率 ； ｂ ＝ＩＴ ， ｒ 为 Ｓ－Ｏ 时 的 ｌ ／ｕ ｕ － ０ － ￣
２ 桩 岩 交 界 面 构造 特 征 及模 拟方 法
２１ 接 触 单 元 中剪 切 位 移 和 剪 应 力 关 系 ．
图 ２ 剪应 力和滑 动 位移 的双 曲线 关 系
Ｆｉ． Ｈｙ ｅｂ ｌ ｕｖ ｆ ｈ ｈ ａ ｔ ｓ ｎ ｌ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｇ２ ｐ ｒ ｏａｃ ｒ ｅｏ ｔｅｓ ｅ ｒ ｒ ｓａ ｄｓｉ ｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｓｅ ｐ
２（２：１５ ￣ １５ ｌ１） ８ ４ ８ ７
Ｄｅ ． ｃ ，２ｏ ２ ｏ
软 岩 嵌 岩 桩 承 载有 限元模 拟 方 法 研 究
林 育 梁
（ 西大学土木建筑工程学院 广 南宁
韦立 德
５ ００ ） （ 海 大 学岩 土 工 程 研 究 所 ３０ ４ 河
南京 ２０９） １ｏ ８
摘要
对 单桩 受 力变 形分 析 的荷 载传 递法 进行 了修 正 ，并在 此基 础上 提 出软岩 嵌岩 桩与 岩土 相 互作 用 比较 完善 的
２０ ０ １年 ２月 ２ ８日收 到 初 稿 。２ ０ ０ １年 ５月 １ ２日 收 到 修 改 稿 ．
ｆ ＝一 ＝—
ａ＋６ ｌ ｌ
《、 Ｋ。 。 ／ ， 为初 始 剪 切 刚 度 ， 即 ｆ － ｓ曲线
作者 林育梁 简 介：男・５ ８岁 。１ ６ ９ ３年 毕 业 于 桂 林 工 学 院 采 矿 系采 矿 专业 ．现 任 教 授 ．主 要 从 事 岩 土 力 学 的 教 学 与科 研 工作 。
嵌岩灌注桩竖向承载力的计算和分析
［ 作者 简介］ 陆 兢 （ ９ １一） 男， １７ ， 广东茂 名人 ， 华大学结 构 清
工程硕 士， 国家一级 注册结 构工程 师 ， 研究方 向 ： 建筑结构设计 。
李文萍等 ： 岩灌 注桩竖 向承载力 的计算 和分析 嵌
桩、 岩土分 别形 成实 体单元 ， 时考虑 了 自重产 生 的 同
岩土体初始位移场和应 力场的变化。 建模过程 中， 假定 在荷 载 作用 下 ， 岩桩 桩 身混 嵌 凝土处于弹性范 围内且不会 被压 碎 ， 即假 设桩 身混凝
参 考 文 献
［ ］ Ｇ ５ ０ ７ ２０ ， １ Ｂ ０ ０ — ０２ 建筑地基基础设计规范［ ］ ｓ． ［］ ＪＪ４ ９， ２ Ｇ — ４ 建筑桩基技术规范 ［ ］ ９ ｓ．
砂层 或淤泥层时 ， 可采用水 泥搅拌 桩作 为止水 护 壁 ， 拌桩 搅
桩底 要进 入隔水层不 小于 １ｌ实践 证 明效 果 良好 。若 砂层 ｎ，
嵌岩桩 的相关 规范有好几 本 ， 但具 体 单桩 承载力 的计 算和设计 方法 却不尽 相 同， 果 也相差 较大 。桩 的承 结
载性能 和沉降 控制 的高 低 直 接影 响整 个 工程 的安全
嵌岩灌 注桩 的三维实体 弹塑性 受力性 能 的模拟 ， 对嵌 岩灌 注桩荷 载传递 机理和承载能力 问题进行研究 。
ｌ２ １
低
温 建
筑
技
术
２ １ 年第 ４ （ ０１ 期 总第 １ ４ ） ５期
嵌 岩 灌 注桩 竖 向承 载 力 的计 算 和 分 析
李 文 萍 肖 南 ，
（ ．浙江通和建筑设计有 限公司 ． 杭 州 １ ３０ １ ２ １ ０ ２； ．浙江大学建筑 ｍ程 学院 ． 杭 州 ３０ ２ １０ ７）
钻孔灌注嵌岩桩的合理设计
［ ］ 丘建金 ． 力排 水 固结 法在软 基加 固工程 中的应 用 ［］ 工 ２ 动 Ｊ．
程勘 察 。９ ５ ６ ：１２ ． １９ （ ）２ ．２
黄 为 民． 水 固结 法 处 理 软 基 施 工技 术 ［ ］ 山西 建 筑 ， 排 Ｊ．
钻 孔 灌 注 嵌 岩 桩 的 合 理 设 计
赵 昱 鹃
摘 要： 通过分 析 比较钻 孔灌注嵌岩桩 与摩擦桩在 轴 向力作 用下 的受力 ， 对嵌岩桩 嵌岩深度 的合理设 计进 行 了探讨 ， 从
而在 成本 控制和技术 的安全性之 间得到一个较好 的结 合点提高钻孔 灌注嵌岩 桩 的设 计质 量。
土之间产生 相对 位移 ， 而形成土层对桩侧壁的侧向摩阻力 。 从 以下试 验资料为嵌岩桩 的荷 载传 递曲线 图： 如图 １ 所示 分别为 嵌入 新鲜 泥质 砂岩 和嵌 入强 风化 岩 的灌 注桩 的实测荷 载传 递曲线 图。 、
从 图 １中可得 ：） １无论是嵌 入强风化岩还是嵌入新 鲜的基岩 南大学 ，０ ４ ２０ ．
采 用。而钻孔 灌注 桩又 因其桩径 桩长 选择灵 活 、 适应 性广 、 震 抗
【
桩 的周 长 ， ｍ；
卜一 桩在局部 冲刷线 以下 的有效长度 ， ｍ； Ａ——桩底 横截面面积 ， ２ ｍ；
— —
性能好等优点被更为广泛的使用。
钻孔灌 注桩 根据地 质和受 力 情况 的不 同又 可分 为摩擦 桩 和
关键词 ： 嵌岩灌注桩 ， 桩侧摩 阻力 ， 嵌岩深度 ， 合理设计
中图分类号 ： Ｕ４ ３ １ Ｔ ７ ．
文献标识 码 ： Ａ
桩基础 作为基础工程 的主要形 式应用 范围 已越 来越 广泛 ， 当 式中 ：Ｐ］ ［ —— 单桩轴 向受压容 许承载力 ，Ｎ； ｋ
嵌岩灌注桩的承载性状与承载力特征研究
第 ２ 期 ５
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｎ
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嵌岩灌注桩的承载性状与承载力特征研究
陈 川 银 （ 升 建 设 集 团 有 限公 司 浙 江 华 宁波 ３５ １ ） １ ０ ６
． Ｂ段 。一 般 为 曲线 ． 示 桩 侧 土 （ ） 桩 顶 开 始 出 现 塑 性 变 ． 表 岩 从 １３ 对 于 短粗 的人 工 挖 孔 嵌 岩 桩 ，端 阻 力 先 于 覆 盖 土层 的侧 阻 力 发 ２３２ Ａ Ｉ 形 ， 端 岩 层 仍 处 于 弹性 阶段 ， 载 与沉 降不 再 是 线 性关 系 。 桩 荷 挥 出 来 ， 端 阻 力 对桩 的承 载 力 起 主要 作 用 ， 于 端 承桩 且 属 ． 表 土 完 桩 １ 当 Ｖ４ ． ４ ｄ ０且 覆 盖 层 不 属 于软 弱 土 层 ，嵌 岩 桩端 的承 载 作 用 较 小 ， ２３３ Ｂ ＿ Ｃ段 。该 段 一 般 为 直 线 ， 示 当桩 侧 岩 （ ） 全 发 挥 ， 端 岩 所 在 此 情 况 下 ， 端嵌 入 强 风 化 或 中 风 化 岩 层 中 即可 ． 需 嵌 入 微 风 化 层仍 处 于 弹 性 阶 段 。 由 于在 这 个 阶段 桩 侧 阻 力 几 乎 保 持 不 变 ． 以这 桩 无 或 新鲜 岩 层 中 ， 无需 扩 底 。 入 强 风化 岩 中的 桩 ， 承载 特 性 与 支 承 时荷 载 与 沉 降 之 间又 恢 复 线 性 关 系 。 也 嵌 其 ２３４ Ｃ 段 。 图形 上 看 是 一 条几 何 平行 于 位 移 轴 的 直线 ， 示 桩 侧 ．． Ｄ 从 表 于 砂 、 层 中 的 桩是 类 似 的。 砾 岩 和 沉 １ 尽 管 大 部 分 嵌 岩 灌 注 桩 属 于 摩擦 型 桩 ，但 由于 桩 端 以下 为低 压 土 （ ） 桩 端 持 力岩 层 均 己完 全 发挥 。这 时 即使 荷 载 不 增 加 ， 降 也 ． ５ 所 缩性持力层 ， 其沉 降较小 ， 且嵌 岩桩群桩的沉降不致受群桩效应 的影 将 大幅 快 速 增 加 。ｃ点 所 对 应 的荷 载 为 极 限 荷 载 ， 对 应 的 沉 降 量 为
嵌岩短桩承载性能影响因素分析论文
嵌岩短桩承载性能的影响因素分析摘要:在分析嵌岩灌注短桩荷载传递特性、荷载分配以及承载性能的影响因素的基础上,重点研究了长径比、嵌岩深度、基岩强度对嵌岩短桩承载性能的影响。
关键词:嵌岩灌注短桩承载性能1 概述影响嵌岩灌注短桩的承载力的因素有很多,总的来说,影响因素有以下方面:①设计参数的影响包括长径比、嵌岩深度、设计荷载等;②地质条件影响包括桩周土强度,基岩强度,以及软弱夹层分布情况等;③施工因素的影响主要体现在桩体的质量上、沉渣也会有一定的影响。
在上面的影响因素中,设计荷载是由工程建筑物的功能所确定的,显然在其它条件相同的情况下,荷载越大,造成的桩体沉降越大,因此,这一影响因素本文将不予以考虑。
2 嵌岩短桩承载性能影响因素2.1 长径比的影响在满足工程实际应用如规范规定的长径比、满足钢筋防腐蚀的最小保护层厚度等的条件下,桩体采用何种的长径比可使在桩体混凝土体积一定的情况下,所获得的承载力最高或者说在相同的荷载下桩体的沉降最小,具有非常重要的意义,可以直接对工程的造价造成很大的影响。
在一定的地质条件中,长度的变化对嵌岩桩来说是反映在嵌岩深度的变化上的,所以,这里通过只改变桩体直径来研究长径比的影响。
假设桩长6m固定不变,桩径分别为d=0.8m、0.9m、1.0m、1.2m,即l/d=7.5、6.7、6.0、5.0。
其他固定的计算参数为强风化岩弹性模量ep=390mpa、中风化岩弹性模量ep=5000mpa、桩体弹性模量ep=2.5x104mpa,桩侧土体弹性模量ep=5.0mpa,嵌岩深度1m,荷载p=500-4500kn。
2.2 嵌岩深度的影响嵌岩深度的确定受多种因素的影响,如桩体的强度、覆盖层厚度、岩体的强度以及桩径。
对于嵌岩灌注桩,并非嵌岩深度越大越好,只有当土侧阻力、岩侧嵌固力和桩端阻力总体上得到最优的发挥时,才能在经济上获得最好的实际工程意义。
在上一章的工程实例中,嵌岩深度只有一倍桩径,仍能满足设计承载力要求,若一味的增加嵌岩深度,不仅会造成工期的延长,而且会导致造价增加。
基于静力触探的桩基承载力及数值模拟分析
桩基承载力的影响，并对比有限元软件与现场实测数据的数据结果，以验证模型的准确
性。结论如下：该地区工程项目的土质分别为填土、黏土、淤泥、粉质砂土。锥尖阻力在
增长趋势显著。LCPC法计算的桩基总承载力最大，其最大值为223kN。采用欧洲法计
算的桩基端部承载力最小，为12.2kN。根据不同方法得出的桩基端部承载力和总承载
基于静力触探的桩基承载力及数值模拟分析
丁剑桥
（安徽建宇审图有限公司，安徽
摘
作者简介：
丁剑桥（1989-），男，安徽淮北人，毕业于徐州
空军学院土木工程专业，本科，学士，工程师，
注册土木工程师（岩土）。专业方向：岩土勘
察、施工图审查。
淮北
235000）
要：文章针对桩基开展CPTU试验，研究其承载力及抗拔性能，分析不同计算方法对
基端部承载力和总承载力虽各有差异，
所示。由图可知，在三种承载力中，桩基
的桩侧承载力为采用有限元软件的
但是总体差距不大，说明三种方法计算
桩端承载力最小，其中，采用有限元模型
60.9%。
桩基的承载力的可靠度较高。各种方法
计算的桩端承载力最小，为 21kN；采用
计算的桩基总承载力增长幅度较大，桩
Schmertmann 法计算的桩端承载力大，
表1
欧洲法
实际的需要。CPTU 技术可以测得土体
的各项物理性质，国内外许多专家学者
岩土工程与地基基础
安徽建筑
钻孔深度小于20m时，变化趋势较为平缓；当钻孔深度大于20m时，锥尖阻力发生突变，
不排水抗剪强度
不是独立的参数
修正因子
取决于土类型
密砂的单位端阻
高于上限值
原位状态特性进行评价。耿功巧等人[4]
嵌岩桩水平承载力计算方法的讨论和分析
第35卷 第3期交通科学与工程Vol.35 No.3 2019年 9月JOURNAL OF TRANSPORT SCIENCE AND ENGINEERING Sep. 2019文章编号：1674−599X(2019)03−0065−07嵌岩桩水平承载力计算方法的讨论和分析周天应1，周援衡2，鲁智勇3(1. 中国港湾工程有限责任公司 科技部，北京 100027；2. 长沙理工大学 水利工程学院，湖南 长沙 410114；3. 湖南省航务工程有限公司，湖南 长沙 410006)摘要：基于桩－土受力变形特性，分析了嵌岩桩的承载力。
在水平力作用下，弹性长桩与较长的嵌岩桩的受力变形特性极其相似。
弹性长桩的假想嵌固点与较长的嵌岩桩的桩下端实际嵌岩点均被认为不会产生水平位移和转角,而假想嵌固点的位置呈现有分段突变特性。
以2个拐点为界，将水平力－位移(即H0−y0)试验曲线分为3个区段，得到H0−y0试验折线关系，再应用m法拟合进行计算。
计算结果表明：桩顶大位移工况的结果均与试验值吻合良好；当水平力大于第2拐点后，A#桩顶水平位移受桩下端嵌岩的主导作用，其位移变化率不升反降。
该结果可供相关问题计算分析时参考。
关键词：嵌岩桩；水平力；计算方法；试桩；m法拟合计算中图分类号：U611 文献标志码：AAnalysis and discussion of calculation methods forrock socketed piles under lateral loadZHOU Tian-ying1, ZHOU Yuan-heng2, NU Zhi-yong3(1. Research & Development Department, China Harbour Engineering Co., Ltd., Beijing 100027, China;2. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China;3. Hunan Harbour Engineering Co., Ltd., Changsha 410006, China)Abstract: From the view of the pile-soil stress and deformation characteristics, it is very similar that the characteristics of elastic long piles and long rock socketed piles under the horizontal force, are very similar, which can be explained in detail that horizontal displacement and rotation both to the former hypothetical build-in point and to the latter actual build-in point won’t be produced. Furthermore, the hypothetical build-in point shows the location of a segmented mutation. The test curve of lateral force-displacement or called ‘H0−y0’ was divided into three sections by two inflection points, ‘H0−y0’ test broken line can be obtained and its relationship has been tested with ‘m’ values, and then ‘m’ method was applied to calculate and deal with it, the final calculation results including the results of pile top with large displacement are in good agreement with the test. It is also found by the test that when the lateral force is greater than the second inflection point, the lateral displacement at the top of pile No. A is dominated by the rock socket at the bottom of the pile, and the rate of displacement change does not increase but decreases, all the abovementioned results can be as a reference in the calculation and analysis of related problems.Key words: rock socketed piles; horizontal force; calculation method; pile test; fitting calculation by ‘m’ method桩基础是一种在工程中十分常见的桩尖进入土层的深基础。
灰岩地区超大吨位荷载下嵌岩桩承载力特性分析
灰岩地区超大吨位荷载下嵌岩桩承载力特性分析程秉坤;傅根根【摘要】基于南宁市灰岩地区进行的超大吨位桩基静载试验,对桩身轴力和变形进行了测量,并利用有限元软件分析了桩长、桩径、长径比3个因素对灰岩地区嵌岩桩承载特性的影响.试验结果表明:嵌岩深度约为10 m的试验桩最大试验荷载在31000～36000 kN,能够达到设计承载力要求,而嵌岩深度约为5 m的试验桩承载力均达不到设计承载力要求;嵌岩深度对灰岩地区嵌岩桩的承载特性影响最大,嵌岩段越长,桩的承载力越高.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】6页(P383-388)【关键词】嵌岩桩;承载特性;超大吨位桩;灰岩地区;静载试验【作者】程秉坤;傅根根【作者单位】广西建筑工程质量检测中心,南宁 530004;广西建筑工程质量检测中心,南宁 530004【正文语种】中文【中图分类】TU473.11随着高层和超高层建筑的增多, 建筑桩基础的承载力要求也越来越高, 为减小建筑沉降, 提高桩基承载力, 嵌岩桩被广泛应用于各大工程中[1]。
嵌岩桩的桩身全部或部分嵌入岩层中, 可充分利用岩层的承载力和嵌岩部分的嵌固力提高桩基的水平和竖向承载力[2], 还能减小建筑沉降并提高抗震性能。
目前对嵌岩桩承载力的研究较多, 刘会球[3]针对岩溶区的嵌岩桩进行数值模拟, 分析溶洞直径、顶板厚度及嵌岩深度对嵌岩桩承载力的影响规律;钱明等[4]提出钻孔灌注桩的承载力的桩侧/桩端阻力与荷载成正比, 在一定深度范围内与地层无关, 地层仅仅是侧摩阻力大小的主控因素;刘兴远等[5]经研究嵌岩段参数得到岩石强度、嵌岩深度与嵌岩段极限承载力成线性关系;张建新等[6]、龚成中等[7]分别用有限元数值模拟的方法和自平衡试桩法对嵌岩桩尺寸效应对桩体的桩端阻力和桩侧阻力进行了研究。
目前对灰岩地区桩承载力特性的研究成果较少, 穆锐等[8]对强风化泥质灰岩桩的承载性能进行试验测试, 分析了桩身轴力、桩身侧摩阻力和桩端阻力随荷载的变化规律以及其对极限抗压承载力的影响。
嵌岩桩抗拔力和抗压承载力自平衡法测试研究与分析
嵌岩桩抗拔力和抗压承载力自平衡法测试研究与分析
随着经济的快速发展,各种高层建筑、大跨度桥梁、大型工业厂房等建筑物大量投入使用,使得高承载力桩基的应用越来越广泛。
基桩承载力自平衡测试法作为一种新型桩基静载试验技术,有效地弥补和解决了传统静载试桩法的不足,并且装置简单、操作方便、不占用场地、省时省力、安全经济,在国内外已经得到推广应用。
本文以长沙地铁车站嵌岩抗拔桩和东莞梨川大桥嵌岩抗压桩自平衡静载试验为基础,对现阶段常用的单桩承载力的确定方法进行了归纳,综述了国内外对自平衡测试法的应用及研究状况。
对自平衡试桩的工作机理及轴向荷载传递规律进行了详细的介绍,并与传统试桩的工作机理进行了对比分析。
结合工程实践对自平衡测试法的试验原理、试验设备、试验过程以及试验方法进行了归纳总结。
结合长沙地铁车站和东莞东江梨川大桥的现场自平衡静载试验,得到了该方法在大型嵌岩抗压(拔)桩工程中应用的一些具体措施以及数据处理方法。
利用有限元软件对嵌岩单桩自平衡静载试验进行了数值模拟计算,并将计算结果与实测数据进行了对比分析,验证了所建有限元模型的合理性。
最后,对试桩在相同场地和相同条件下进行了传统静载试验的数值模拟计算,并与自平衡测试模拟结果以及经过等效处理的实测结果进行了对比分析,得到了一些有意义的结论。
永久全护筒嵌岩灌注桩荷载-沉降分析
永久全护筒嵌岩灌注桩荷载-沉降分析熊露;童华炜;曾国【摘要】永久全护筒嵌岩灌注桩是指深厚软土中钻孔或清孔、灌注混凝土时使用全护筒护壁,成桩后护筒不予拔出,而是留在土中与桩身一起承载且桩端嵌入岩层的钢护筒-混凝土组合结构.其荷载传递过程可以分为5个阶段,每一阶段选择与之相应的桩岩间桩端阻力荷载和侧向摩阻力荷载传递模型,基于荷载传递函数法,推导出荷载传递过程中每一阶段临界点的荷载-沉降计算公式,并通过珠海市横琴区某桩基工程的1#楼1#-20#桩的静载试验数据验证其合理性.【期刊名称】《广东土木与建筑》【年(卷),期】2018(025)008【总页数】3页(P48-50)【关键词】深厚软土;承载性状;荷载-沉降分析;永久全护筒【作者】熊露;童华炜;曾国【作者单位】广州大学土木工程学院广州 510006;广州大学土木工程学院广州510006;广州大学土木工程学院广州 510006【正文语种】中文【中图分类】U443.15+40 引言永久全护筒嵌岩灌注桩已经在珠海等沿海深厚软土地区的工程中得到广泛的应用，它不仅能保证深厚流塑软土中顺利成桩，还能避免混凝土扩散、串孔、断桩、斜桩、沉渣过厚等质量问题。
但是到目前为止，学术界和工程界对其承载性状方向尚无研究。
1 荷载传递阶段深厚流塑软土中的永久全护筒嵌岩灌注桩属于嵌岩灌注桩，如果不考虑软土的侧摩阻力作用，而仅仅考虑嵌岩段桩岩间的侧向摩阻力和桩端阻力，可将荷载传递过程分为5个阶段：1.1 桩周岩弹性阶段此阶段桩岩间侧摩阻力从上而下开始发挥作用到桩端开始沉降至桩岩间侧向摩阻力进入塑性阶段，即入岩面处桩岩间的相对位移进入极限状态。
这个阶段桩端沉渣开始承担荷载，但其压缩变形未达到极限状态。
1.2 桩周岩塑性阶段此阶段桩岩间侧向摩阻力开始进入塑性阶段至全部进入塑性阶段，即桩岩的相对位移全部到达极限状态。
这一阶段桩端沉渣的压缩变形仍未到达极限。
1.3 桩端沉渣端阻阶段此阶段桩岩间侧摩阻力全部到达塑性阶段到桩端沉渣变形达到极限状态，但桩端岩体尚未发挥作用。
对部分行业标准中关于嵌岩桩单桩竖向承载力计算方法的探讨
对部分行业标准中关于嵌岩桩单桩竖向承载力计算方法的探讨陶燕春【摘要】对几种主要行业标准中关于嵌岩桩单桩竖向承载力计算公式作了简要介绍,对使用过程中发现的一些问题及解决办法进行了初步探讨,通过算例进行了细化计算说明并得出相应结论.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2013(039)004【总页数】3页(P36-38)【关键词】嵌岩桩;单桩承载力;强风化;极软岩;桩端阻力【作者】陶燕春【作者单位】中铁上海设计院集团有限公司,上海200333【正文语种】中文【中图分类】TU473.1+1目前国内勘察设计企业的业务范围渐渐从单行业拓展至多行业，而不同行业采用规范标准的设计理念并不完全一致，如桩基单桩竖向承载力计算公式均有所不同，相对而言，根据经验参数法计算摩擦桩的单桩承载力公式大同小异，都是基于单桩竖向承载力等于桩侧土阻力与桩端土阻力之和，尤其桩侧土阻力计算公式主要的行业标准均完全一致，仅在桩端土阻力计算时，不同规范采用的参数和公式有所区别，最终计算结果一般情况下也出入不大。
但关于嵌岩桩，因出版年代、编制理念、安全度不同等原因，根据不同行业标准内所列公式计算的单桩竖向承载力有时可能会出入较大，故本文试以设计经常使用的行业标准《铁路桥涵地基与基础设计规范》[1](以下简称铁路桥规)、《公路桥涵地基与基础设计规范》[2](以下简称公路桥规)、《建筑桩基技术规范》[3](以下简称建筑规范)为例，对部分行业标准中关于嵌岩桩单桩竖向承载力计算方法的异同及使用过程中发现的问题进行探讨。
1 部分行业标准中关于嵌岩桩单桩竖向承载力计算公式及编制说明铁路桥规条文5.3.4[1]所列“支承于基岩上或嵌入基岩内的钻(挖)孔桩、沉桩的单桩轴向受压承载力容许值,可按下式计算]：[P]=R(C1A+C2Uh)”(公式1),各指标代表意义详见规范条文(下同),该计算公式表明铁路桥规只考虑嵌岩桩嵌入基岩部分的侧阻力和桩端阻力,而不考虑嵌岩桩经过土层(包括强风化层和全风化层均不考虑)的桩侧土摩阻力,同时在条文说明中进行了相应编制说明,认为桩侧土对桩身作用的向上摩阻力不容易确定,随桩的施工方法、施工质量、桩侧土的类别、桩底土的坚硬程度以及桩身的轴向刚度而异。
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Key words: rock-socketed pile; improved load-transfer; secondary development for FRIC; FEM simulation
桩岩接触界面模型 在考虑岩土的非线性属性、层状体系及桩岩
（土）之间的非线性相互影响因素时，有限单元 法是现阶段最通用的方法。 嵌岩桩的轴向承载有限元模拟一直是一个难 题，其关键在于对桩-岩界面摩擦模型的处理。桩 基的竖向承载控制微分方程为:
收稿日期：2012-10-12
d 2 s = U x (z) （1） E p Ap dz 2 式中：U为桩周长；Ep为桩体弹性模量；Ap为桩界 面面积；τ(z)为荷载传递函数。 嵌岩灌注桩轴向静载试验揭示的承载机理
为：嵌岩桩在竖向荷载作用下，桩身发生轴向压 缩的同时，桩体与桩侧土之间发生了相对位移，
类似于“邓肯 - 张”模型的处理，以考虑 τ - s 曲线 参数随压应力变化而变化的关系，即： xf v tan{ + c = n Rf Rf k0=k1(σn)n （3）
xu =
式中:k1, n为反映参数a, b随压应力变化的参数；Rf 和粘聚力 [10] 。 2.2
（4）
为最大摩阻力发挥系数；φ, c为接触介质的摩擦角 修正的双曲线荷载传递函数 嵌岩灌注桩在轴向加载过程中，桩体向下滑 移，桩岩界面膨胀产生法向应力增量Δ σ n，根据 厚壁圆筒的弹性理论解，当洞壁发生径向扩张Δr 时的法向应力增量为： Dvn = Er Dr k Dr = 1 + vr r （5）
图1
实测双曲线荷载传递关系
采用该模型模拟嵌岩桩与围岩界面抗剪强度 （2） 时用混凝土-岩石界面摩擦角φu替换上式中的φv， 相对位移引起的剪应力达到凸起部分的抗剪强 度，则其将被剪断，此后侧阻力由岩体残余摩阻 力提供 [16]。由式（ 8 ）和（ 9 ）可求得凸起被剪断 的临界法向应力： 在加载过程中，当法向应力达到一定值后，桩岩
好的双曲线型荷载传递模型，根据厚壁圆筒的弹性理论解和Patton(1966)关于规则粗糙起伏无填充物的岩石结构面抗剪强度 传递法的FRIC子程序二次开发，提出嵌岩灌注桩“荷载传递-有限元”联合模型。运用联合模型对比分析了嵌岩灌注桩原 位轴向静载荷试验，结果表明联合模型反映的承载性状和荷载传递机理与现场实测吻合良好。 关键词：嵌岩灌注桩；修正的荷载传递法；FRIC二次开发；有限元模拟方法 中图分类号：TU 473.1 文献标志码：A
(College of River and Ocean Engineering, Chongqing Jiaotong Univercity, Chongqing 400074, China) ZHOU Shi-liang, CHEN Zheng-peng
simulation for rock-socketed pile. An improved hyperbolic model of load-transfer for rock-socketed pile is proposed to resolve the problem of parameter selection based on the most common and effective hyperbolic model of loadtransfer according to the elastic solution of thick-wall cylinder and the theoretical research about the shear strength of the discontinuities ordered roughness without filler (Patton(1966)). The “Load Transfer -FEM” named united reflected by the results from applying united model to analyze static loading test agree well with field measurements. method 1 model is put forward according to FRIC subroutine which applies the improved hyperbolic model of load-transfer
元模拟做出了许多努力，获得了一些对工程实践 有益的结论，但还不够完善，主要问题在于对桩 岩界面的处理上，目前在有限元分析时主要有4种 测双曲线荷载传递模型、理想凹凸界面模型。 1.1 变形协调模型 变形协调模型假设桩岩（土）接触界面在受 剪切应力时，不发生相对位移保持位移协调，即 主要是通过桩侧岩（土）的弹塑性变形来近似模 拟实际桩岩（土）界面的相对滑移和塑性流动。 这种模型定义界面连续（桩岩共节点） ，具有耗用 资源少的特点而被众多学者采用，如陈斌等
Hale Waihona Puke [1]摩擦模型对桩岩界面模型进行简化。但这种模型 不太适合桩岩界面，因为桩岩界面发挥剪应力主 要是靠滑移-剪涨→剪切机理起承载作用，库伦模 型只有一个参数，对于复杂的桩岩界面难免过于 简化，将低估其承载力，而且对摩擦系数的取值 只是根据模拟分析结果和静载试验结果之间的差 值去调整，这样一来会降低其应用价值。 1.3 实测双曲线荷载传递模型 自 20 世纪 50 年代 H.Seed 等提出桩的荷载传递
[6-8]
界面粘结在一起无相对滑移，否则出现滑移直至 的嵌岩桩有限元模拟采用库伦
第5期
周世良，陈正鹏：基于修正荷载传递法的嵌岩灌注桩轴向承载有限元模拟方法
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145
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单元的数量仍然巨大，目前在众多学者的研究中 只见于轴对称模型，还未见三维实体模型。而且 受荷时，凹凸界单元的应力梯度较高，就为弹塑 性和接触分析带来了计算收敛困难和计算成本高 的问题。 桩岩（土）界面的滑移变形和荷载传递规 律的准确模拟一直以来就是桩基承载有限元模拟 的一个难点，而荷载传递法却能较好地描述桩岩 （土）的荷载传递规律，但也存在参数难选取的 问题。因此，本文在传统双曲线荷载传递模型的 基础上提出修正的双曲线荷载传递模型，并基于 Abaqus 有限元软件进行应用了修正双曲线荷载传 递模型的FRIC子程序二次开发，建立兼有荷载传 限元”联合模型。 2 2.1 嵌岩灌注桩修正的荷载传递模型 双曲线荷载传递函数 Clough 和 Duncan 利用直剪试验研究了土和混
式中：s0为弹性极限相对位移。
（7）
的岩石结构面抗剪强度时提出，在法向应力较低 时，结构面抗剪强度为 式中：φv为岩-岩界面摩擦角。 岩石抗剪强度极限，则有
s
Patton（1966）在研究规则粗糙起伏无填充物
τu
τ = σn tan(φv + β )
（8）
当法向应力很高时，结构面的抗剪强度达到 τ = σn tanφ + c （9）
递函数模型和有限元分析优点的“荷载传递—有
式中：Er为岩体弹性模量；r为桩半径；Δr为桩半 径增量；νr为岩石泊松比，可令k=Er /[(1+νr)r],即围 岩的法向刚度。
凝土接触面的力学特征，认为接触面剪应力和相 对剪切位移为双曲线关系[15]。彭柏兴[4]根据桩岩侧 阻力工作微观机理（滑移 - 剪涨机理）的分析得 出可用双曲线函数拟合τ-s关系，并进行了试验验 证，发现其相关性极高，即式（2）。而近年来， 如图1实测双曲线荷载传递关系所示。
2013 年 5月 第 5 期 总第 479 期
水运工程 Port & Waterway Engineering
No. 5
May. 2013 Serial No. 479
·地基与基础·
基于修正荷载传递法的嵌岩灌注桩 轴向承载有限元模拟方法
周世良，陈正鹏
（重庆交通大学 河海学院 ，重庆 400074） 摘要：总结并分析了嵌岩灌注桩轴向承载有限元模拟中常用的4种桩岩接触界面模型，基于其中运用最广泛、效果最
理论研究，对传统双曲线荷载传递模型进行修正，以解决其参数难选取的问题。并对有限元软件Abaqus进行基于修正荷载
文章编号：1002-4972( 2013) 05-0143-07
FEM simulation for rock-socketed pile based on improved load transfer method
作者简介：周世良（1972—），男，博士后，教授，从事水工结构、岩土工程方面的研究与教学工作。
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水 运 工 程
2013 年
同时桩侧土侧阻力得到一定量的发挥（主要是剪 切机理）。随着荷载的增加与相对位移的继续增 加，上覆土层的侧阻力达到极限，继而荷载传递 至嵌岩段侧壁，桩岩之间逐步发生相对位移，嵌 岩段侧阻力同步发挥，随着荷载的继续增加，桩 岩侧阻力逐渐达到极限（粘结→滑移-剪涨→剪切 发挥，直至桩端岩体屈服 。通常情况下，上述 承载机理反映的嵌岩桩桩侧和桩端岩（土）先于 桩体破坏，但若桩侧或桩端承载力大于桩体承载 力，则桩体在桩岩（土）体系发挥承载力的过程 中先于桩侧或桩端岩（土）产生过大的塑性变形 而破坏。本文主要研究桩侧或桩端先于桩体破坏 的情况。 从嵌岩桩的轴向承载控制方程和承载机理 可知，桩岩（土）之间的剪应力与剪切位移关系 （τ-s）直接决定其承载性状。 国内外许多学者对于嵌岩桩的轴向承载有限
界面模型，即变形协调模型、库伦摩擦模型、实
对
嵌岩桩垂直荷载作用下的承载性状作了较为全面 的探讨，但都假定桩岩界面变形协调，相比嵌岩 桩的承载机理来说是矛盾的而且偏于危险，可能 高估侧摩阻力值。 1.2 库伦摩擦模型 库伦摩擦模型假定最大剪应力和压应力呈线 性关系，即τmax=μp，当桩岩界面的剪应力τ＜τmax时 稳定。如李婉等
τ
壁凸起处于弹性状态时，则其径向膨胀为[16]： 式中：Δs1(z)为桩岩相对位移；β为剪涨角。 则其法向应力增量为： Δσn=ktanβΔs(z) Δs(z)≤s0