单桩桩侧荷载传递特性的粘弹性分析
桩的荷载传递分析的理论综述1复习进程
桩的沉降计算方法综述摘要：桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和桩顶的承台组成。
按桩的受力情况，桩分为摩擦桩和端承桩两类。
桩的沉降分为单桩和群桩两种沉降。
单桩受到荷载后，其沉降量由下述两部分组成:桩自身的压缩变形和桩底以下土层的压缩。
目前，计算单桩沉降量的计算方法主要有分层总合法、弹性理论法、荷载传递分析法、剪切变形传递法、数值计算法及其他简化算法，这些方法都是在一定的简化基础上考虑一种或几种因素对桩基沉降量的影响。
而对于群桩的沉降计算；当桩都为端承桩时，由于不需要考虑群桩效应，故可将单桩的沉降作为整个桩基础的沉降；当桩都为摩擦桩时，由于要考虑桩与桩之间的相互影响、承台的影响等。
其沉降计算方法有等代墩基法经验法、明德林一盖得斯法、建筑地基基础设计规范法等。
关键词：桩基础计算方法沉降现有方法评述分析1 单桩沉降的组成在竖向工作荷载作用下的单桩沉降由以下两部分组成[1]：(1)桩身混凝土自身的弹塑性压缩S s；(2)桩端以下土体所产生的桩端沉降S b；单桩桩顶沉降S。
可表示为：S。
=S s+S b现行规范通常假定桩身混凝土为弹性材料，用弹性理论进行桩身压缩计算。
桩端以下土体的压缩包括：土的固结压缩变形和钻孔桩的桩端沉渣压缩等。
除了土体的固结变形外，有时桩端还可能发生刺入变形(土体发生塑性变形)。
对固结变形可用土力学中的固结理论进行计算，固结变形产生的沉降，是随时间而发展的，具有时间效应的特征。
当桩端以下土体的压缩与荷载关系近似为直线关系时，也可以把土体视作线弹性介质，运用弹性理论进行近似计算。
对刺入变形目前还研究不够，无法很好预测[1I。
目前一般假定桩端位移和桩端力成线性关系。
另外，钻孔桩桩端沉渣也会产生压缩变形。
在工程上可根据荷载特点、土层条件、桩的类型来选择合适的桩基沉降计算模式及相应的计算参数。
沉降计算是否符合实际，在很大程度上取决于计算参数的选择是否正确。
2 各种单桩沉降计算方法的原理[1][2][3]2.1 荷载传递法荷载传递法亦称传递函数法，由Seed及Reese于1957年提出，它是目前应用最为广泛的简化方法，这种方法是从规定的荷载变形传递方式来计算桩对荷载的反应。
单桩在竖向荷载作用下的传递机理
单桩在竖向荷载作用下的传递机理
单桩在竖向荷载作用下的传递机理
单桩是一种常用的基础形式，其主要作用是将建筑物的荷载传递到地
基中，保证建筑物的稳定性和安全性。
在竖向荷载作用下，单桩的传
递机理主要包括桩身的受力特点、桩端土体的变形和桩身的变形等方面。
桩身的受力特点
在竖向荷载作用下，单桩的桩身会受到压缩力和弯曲力的作用。
其中，压缩力是由于建筑物的重量和荷载产生的，而弯曲力则是由于桩端土
体的变形和桩身的弯曲产生的。
桩身的受力特点决定了桩身的截面尺
寸和材料的选择，以保证桩身的强度和稳定性。
桩端土体的变形
桩端土体的变形是单桩传递荷载的重要机理之一。
在竖向荷载作用下，桩端土体会发生压缩变形和剪切变形。
其中，压缩变形是指土体在桩
顶和桩底之间发生的压缩变形，而剪切变形则是指土体在桩侧面发生
的剪切变形。
桩端土体的变形会导致桩身的弯曲和变形，从而影响桩
身的受力特点和传递荷载的能力。
桩身的变形
桩身的变形是单桩传递荷载的另一个重要机理。
在竖向荷载作用下，
桩身会发生弯曲和变形。
其中，弯曲是指桩身在荷载作用下发生的弯
曲变形，而变形则是指桩身在荷载作用下发生的长度变化。
桩身的变
形会影响桩端土体的变形和桩身的受力特点，从而影响单桩传递荷载
的能力。
综上所述，单桩在竖向荷载作用下的传递机理主要包括桩身的受力特点、桩端土体的变形和桩身的变形等方面。
了解单桩的传递机理对于
设计和施工具有重要意义，可以保证单桩的稳定性和传递荷载的能力。
基于荷载传递法的超长单桩侧阻力分析
摘
要 ： 长 单 桩 的 侧 阻 力 研 究 一 直 以来 是 超 长 桩 基 研 究 的一 个 重 要 方 向 ， 于 荷 载 传 递 法 对 超 长 单 桩 的 侧 阻 力 超 基
面受到 土 的向上 的摩 阻 力 ， 载 沿 桩 身 向下 传 递 的 荷
过 程就 是不 断 克服 这种 摩 阻 力 并 向土 中扩 散 的 过 程， 因而桩身 轴力 沿着深 度 而逐渐 减小 。 （） ２ 当荷 载较 小 时 ， 身 位 移 与 桩 周 土位 移 相 桩 同； 随着 荷载增 加 ， 身 压 缩 量 和位 移 量 增 大 ， 身 桩 桩 下 部 的摩 阻力 随之 逐步 调动起 来 ； 荷载再 加 大时 ， 沿 桩 周某些 点上 的抗 剪 阻 力 得 到充 分 发 挥 ， 出现 滑 并
第 ２ 卷第 ２期 ４ ２１ ０ ０年 ４ 月
土 工 基 础
Ｓ ｉ Ｅｎ ａ ｕ ｄ ｔｏ ｏ ｌ ｇ．ｎｄＦｏ ｎ ａ ｉ ｎ
Ｖ＿ ． ４ ０ ２ ＮＯ ２ １ ．
Ａ ｐｒ ２０１ ． ０
基 于 荷 载 传 递 法 的 超 长 单 桩 侧 阻 力 分 析
郑 权 ，郑雄 伟。
ｕ
ａｚ
式 中 ： 为桩 身截 面周长 ； 为桩 身 弹性模 量 ； 为 Ｕ Ｅ Ａ
桩身截 面 面积 。 ２ ２ 荷载传 递法 的传 递 函数 ．
Ｓ 剪应力 ｒ仅 仅 符合 非 弹性 或 非线 性 的刚塑 性 模 与
型或者 指数模 型其 中之 一 ， 不 能完 全 拟合 实 际 情 都
桩基础的承载力荷载传递规律精简
不同荷载下轴力沿深度的变化
单桩荷载传递的基本规律
基础的功能在于把荷载传递给地基土。 作为桩基主要传力构件的桩是一种细长的 杆件，它与土的界面主要为侧表面，底面 只占桩与土的接触总面积的很小部分（ 一 般低于1%），这就意味着桩侧界面是桩向 土传递荷载的重要的，甚至是主要的途径。
竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上 部首先受到压缩而发生相对于土的向下 位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向 上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过 程就是不断克服这种摩阻力并通过它向 土中扩散的过程 。
增加桩身刚度的最直接有效的办法是控制长径 比
采用桩侧与桩端后注浆来提高地基土的支承力， 可减少桩长增加桩身刚度，促进端阻与侧阻的 充分发挥
大直径超长灌注桩—设计对策
承载力取值
实际工程中应重视以载荷试验成果确定承载力， 载荷试验应加强对桩身轴力与沉降的量测
目前大直径超长灌注桩采用后注浆工艺已成为 趋势，更需要通过载荷试验来确定注浆效果与 承载力提高幅度
（桩径1m, 桩端埋深79m，粉砂层） （桩径1.2m, 桩端埋深71.5m，细砂层）
桩身压缩与沉降
在极限荷载作用下桩顶 沉降主要表现为桩身压 缩，压缩量由弹性压缩 和塑性变形两部分组成， 在高应力水平下，不能 将其仅作为弹性杆件进 行计算。
超长桩的沉降计算，除 要计算桩端力及桩侧摩 阻力传递到桩端引起的 桩端沉降外，还要充分 考虑到桩身压缩变形量。
尽管超长桩已被大量使用，规范没有建立在超长 桩承载变形性状之上的计算方法，其设计仍沿用 常规桩，存在理论与实践之间的矛盾
超长桩的设计应充分考虑其施工难点、承载变形 特点，采取相应的对策
大直径超长灌注桩—设计对策
桩型选择
超长桩桩身长径比大，桩顶荷载不易向下传递， 很难达到侧阻与端阻皆达到极限的理论状态。 在设计过程中应增大桩体刚度
基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算
基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算单桩是土木工程领域中常用的承载结构，其承载力和沉降验算是设计和施工中必不可少的一部分。
基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算是对单桩的受力和变形进行分析和计算的重要方法。
本文将详细介绍基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算的原理、方法和步骤，以及在实际工程中的应用。
一、基础知识（一）单桩承载力和沉降单桩承载力是指单根桩在地基土中的承载能力，通常以桩顶的最大承载力为指标。
单桩沉降是指单根桩在受到荷载作用后，桩身所产生的沉降变形。
单桩承载力和沉降是评价单桩工程性能的重要指标。
（二）弹性法和线性理论基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算是一种简化的计算方法，通常适用于承载力较小的单桩。
该方法假设单桩和地基土的变形是线性的，并且忽略了材料的非线性和非弹性性质，因此只适用于一定范围内的情况。
二、基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算方法（一）单桩承载力计算方法1. 根据地质勘察和设计要求确定单桩的设计荷载，包括垂直荷载和水平荷载。
2. 根据单桩的形式和地质条件选择适当的桩基承载力计算方法，常用的方法包括标准地质桩基和非标准地质桩基的计算方法。
3. 采用弹性方法进行单桩的受力分析，计算单桩的承载能力。
（二）单桩沉降验算方法1. 根据单桩的设计荷载和地质条件计算单桩的预期沉降。
2. 采用弹性方法进行单桩的沉降分析，计算单桩在受到荷载作用后的沉降变形。
四、实际应用基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算方法在实际工程中具有广泛的应用，特别适用于对单桩进行初步的承载力和沉降计算。
在建筑和桥梁的基础设计中，可以利用这种方法对单桩进行初步的方案设计和参数选择。
在施工监测和工程质量控制中，也可以利用这种方法对单桩的承载性能进行实时监测和评估。
13-1 单桩的荷载传递规律
一、单桩的荷载传递规律
1. 荷载传递过程
4.3 竖向荷载下的桩基础
桩顶荷载桩身压缩
桩侧摩阻力逐步发挥
桩端阻力逐渐发挥桩端土压缩桩侧、桩端土剪切破坏
极限破坏Q Q s Q p
=+
Q u =Q su + Q pu
2．荷载传递函数
荷载传递函数：
桩侧和桩端阻力的发挥，需要一定的桩土相对位移，即桩侧和桩端阻力是桩土相对位移的某种函数。
荷载传递函数特性：
影响因素复杂，与土层性质、埋深、桩径等有关。
荷载传递函数主要特征参数是极限摩阻力和对应的极限位移。
•摩阻力所需位移很小•端阻力需要较大位移•不同阶段二者分担比不同Q(kN)
Q s
Q p
Q
S(mm)
粘性土中s u ＝4～6mm ；砂性土中s u ＝6～10mm ；大直径钻孔灌注桩孔壁粗糟：s u ＝20mm ～40mm(≈2.2%D)孔壁光滑：s u ＝3~4mm
(1) 桩侧极限位移s u 粘性土：s pu ＝25％D ，砂性土s pu ＝8％～10％D ；
注：孔底虚土、沉渣压缩导致发挥端阻极限位移更大。
(2) 桩端极限位移s
pu。
单桩工作特性简化分析方法
析，得到如下竖向平衡方程：式中：σp，z为桩顶荷载作用下深度z处的桩身应力；为深度z处的桩侧剪应力；d为桩体直径；dz为微端长度。
由式（1）可以解得：根据桩身微段的竖向应变可得：结合式（2）和（3），有桩侧剪应力τz还可表示为式中：k s，z为深度z处的桩侧桩土接触面剪切刚度；为深度z处的桩侧土体弹性位移，土体位移表达式如下：式中：，桩体中部位置土体剪切模量与桩端土体剪切模量之比，为桩侧土体泊松比。
结合式（4）式中：。
将桩体划分为n个单元，单元长度为l，l=L/n，L为桩体长度，元和节点的编号如图2所示。
将式（7）用有限差分表示，结合桩顶和桩端的边界条件，可以得到单桩工作特性的控制方程组为式中：为桩身节点位移向量；为桩身节点荷载向n+1阶整体刚度矩阵，[K p]的表达式如下：——————————————————————题项目:2018年扬州（XKYCX18_061）作者简介:石雨恒（1995-），（9）式中：，，。
图1桩身微段受力分析图图2桩体离散示意图3桩土接触面模型3.1桩侧桩土接触面模型（10式中：Δs为桩土相对位移；τu为桩侧极限剪应力；为达到抗剪强度时的桩土相对位移。
括号前的符号对于Δs⩾0取正，对于Δs<0取负。
χ1和χ2为桩侧桩土接触面模型的形状拟合参数。
，式中R sf为侧阻力破坏比，一般取0.75-0.95。
对于χ2，若有试验数据拟合，可根据试验数据拟合得到；若无试验数据拟合，一般取为1.0。
3.2桩侧桩土接触面模型（11式中：k b0为桩端初始抗压刚度；σp，bu为桩端极限应力。
，，其中c'为桩端土体的有效粘聚力；σ'vb为桩端平面处土的竖向有效应力；和N q为桩端土体的承载力系数。
4算例验证图3荷载沉降曲线5结论本文在前人研究的基础上，考虑了桩侧桩土接触面上的桩土相对位移，提出了一种新的描述桩侧剪应力与桩土相对位移关系的接触面模型，建立了单桩工作特性的简化分析方法，并与Yamashita等[6]现场试验进行了对比分析，验证了该方法的可靠性，为实际工程提供一定的理论帮助，具有较好的现实意义。
荷载传递函数在桩基分析中的应用
工作 机理。通 过分 析还 发现 ， 前 常用 的荷载传递 函数都可 以通 目 过改变 值和 刁值来加 以确定 ， 但对于 值和 值的确定方法 和 影响因素还需要做进一步的研究。对于 值 的确定 ， 主要是 和桩
侧摩 阻力有关 ， 桩侧 土破坏 面可 能发生在 桩侧 土 中， 由于 也可 能 发生在桩 土界 面（ 当桩 侧土 为很硬 的粘 土层时 ， 其剪 切滑 裂 面不 桩侧 土之间有摩阻力存在 ， 荷载通 过桩侧摩 阻力传递 到桩侧土 中 是发生在桩侧土中 ， 而是 发生在 桩土界 面 ） 而较 复杂 。不 过有 经 去。沿桩身 随着深 度 的增 加 ， 桩侧摩 阻力不 断减小 ， 最终还 可能 验指出 ， 的内聚力 ｃ 地层 越小 ， 也越小 。对 于 值 ， 可根据古典 有一部分荷载要传递到桩端土层 中去。但是 ， 对于桩端 承受多大 的极 限端阻力理 论公 式来 加 以确 定 ， 具体 确 定方 法可 参 考文 献 的荷载 ， 桩侧摩 阻力 又消 耗 了多 少荷 载 ， 桩端 阻力和 桩侧摩 阻力 ［］ １。实践表明 ， 般 ≤ １当根据 某种方法 确定 值 时 ， 大 一 ， 若其 所 占比例的大小 ， 没有一个较 为精确 的确定方法 。 目前存 在 的 还 于 １应 取为 ＝１０ ， ．。根据 合理 的确 定方法 确定 值 和 值后 ， 荷 载传递 函数种类较多 ， 于每一种 荷载传 递函数 的适用情 况没 对 将其代入式 （） １和式 （）可得 到桩侧 摩 阻力和 桩端 阻力 ， ２， 从而可 有做 一个 较为清晰的阐述 ， 中对各 种荷载传 递函数进行对 比分 文 计算 桩基 的沉 降量的大小。 析 ， 出一个合理 的结论 。 得
中圈分类号 ： Ｕ４ ３ １ Ｔ ７ ．１ 文献标识码 ： Ａ
桩基础竖向荷载下单桩的工作性能
z
ln u p. z .dz
桩端处N (l) Qp
Q Qn
l
ln u p. z .dz Q Qn Qs
Qn、Qs分别为总的负摩阻力和总的正摩阻力。
4.负摩阻力的经验公式 桩基技术规范JGJ94-2008中给出单桩负摩阻力标准值qsin的公式:
qsni
k0i
tan
i'
' i
n
' i
k0i _ 第i层土的侧压力系数
图3 单桩的Q-s理想化曲线
(b) 桩侧土弹塑性阶段
相当于1～2段(曲线)，当桩顶的侧摩阻力达到极限
时(相当于1点)，Q-s曲线不再是直线，桩侧进入塑性状
态，随着桩顶荷载增大，桩侧土塑性范围逐渐由浅到
深不断发展，直至桩侧土均达到塑性状态(2点) 。
(c) 桩侧土完全塑性阶段
相当于2～3段(直线)，新增加荷载全部由桩端承担，
4. 侧阻、端阻发挥特点：
（1）上部侧阻发挥先于下部侧阻; （2）一般情况下，侧阻力先于端阻力的发挥; （3）在工作荷载Qk下，对于一般摩擦桩，Qs>>Qp;
(4)对于长径比l/d较大的桩，在工作荷载下端阻很难发挥， 当 l/d≥100时， Qp可忽略；
5. 极限桩侧阻力、桩端阻力的影响因素
(1) 深度效应
采用泥浆护壁成孔的灌注桩，在桩土界面之间 将形成“泥皮”的软弱界面，导致桩侧阻力显著降 低，泥浆越稠、成孔时间越长，“泥皮”越厚，桩 侧阻力降低越多。如果形成的孔壁比较粗糙(凹凸不 平)，由于混凝土与土之间的咬合作用，接触面的抗 剪强度受泥皮的影响较小，使得桩侧摩阻力能得到 比较充分的发挥。
对于非挤土桩，成桩过程桩端土不仅不产生挤 密，反而出现虚土或沉渣现象，因而使端阻力降低 ，沉渣越厚，端阻力降低越多。这说明钻孔灌注桩 承载特性受很多施工因素的影响，施工质量较难控 制。掌握成熟的施工工艺，加强质量管理对工程的 可靠性显得尤为重要。
桩基沉降计算方法的分析及评价总结
桩基沉降计算方法的分析及评价总结引言桩基的沉降变形主要包括桩基自身弹性压缩引起的沉降量和桩端以下地基土的沉降量。
而后者主要是由土体中的竖向应力、压缩层厚度、及土的压缩模量决定的。
已有计算方法存在着诸多的假设与简化，从而导致计算方法不能很好地应用于工程实践，但是我们可以使计算方法中的关键因素尽可能的贴近实际。
一、单桩沉降计算方法分析及评价（一）荷载传递法1、荷载传递法的原理荷载传递分析法是指，承受竖向压力的单桩通过桩侧摩阻力和端摩阻力将荷载传递扩散到地基土中，根据桩侧摩阻力和端阻力分布函数求解单桩沉降。
因此，确定荷载传递函数就成为此法的关键步骤，即确定桩侧摩阻力q与桩侧移S的函数，称作荷载传递函数。
根据确定的桩侧和桩底荷载的传递函数，得出荷载传递法的函数方程：（1）其中：U——单桩截面周长；Ap、Ep——单桩截面面积和弹性模量；——桩侧摩阻力。
2、分析评价及改进荷载传递法概念清晰，适用范广，计算简单方便，担它不能计算土体由桩侧荷载在桩端平面以下产生的压缩量，因而无法确定由于土体压缩而产生的桩端沉降S1 ，阳吉宝在[文献1]中提出了一种改进方法，按照该方法，即可弥补现有荷载传递法考虑桩侧摩阻力对桩端沉降的贡献的不足。
该法计算简单方便，相互之间有可比性，降低了因土体参数选取不同所产生的人为误差。
（二）弹性理论法1、弹性理论法基本原理弹性理论法假设地基土是均匀、连续、各向同性的线弹性半空间体，根据弹性理论方法来研究单桩在竖向荷载作用下桩土之间的作用力与移之间的关系，进而得到桩对土，土对桩的共同作用模式。
2、分析评价及改进弹性理论法认为桩身移等于毗邻土体移，桩--土之间不存在相对移。
但大量工程实践表明，单桩在外荷载作用下，由于桩侧摩阻力和桩端摩阻力对半无限空间土体的作用使土体产生了弹性压缩，从而使桩伴随着周土体产生了共同的弹性压缩变形，当荷载达到使桩侧土体处于塑性变形的临界值时，桩端阻力发挥作用并产生桩端刺入沉降。
基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算
基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算单桩是土木工程中常用的基础形式，在建筑物、桥梁等工程中起着承载和稳定的作用。
在工程实践中，对单桩的承载力和沉降进行合理的验算是非常重要的，可以为工程设计和施工提供科学依据。
本文将分别介绍弹性法和线性理论在单桩承载力和沉降验算中的应用，希望能够对相关领域的研究和实践提供一定的参考。
弹性法是一种常用的单桩承载力验算方法，其基本思想是将单桩和土体视为弹性体，利用弹性力学原理进行分析。
根据弹性法，单桩的承载力可以通过以下公式进行计算：Q = ApQ表示单桩的承载力，A表示桩的截面积，p表示桩身所受土的平均侧面土压力。
在实际工程中，p的计算可以通过以下公式进行：p = cNc + qNq + 0.5γBNγc表示土的凝聚力，Nc、Nq、Nγ分别为根据土的内摩擦角和桩的几何形状计算的常数，q表示土的重度应力，γ表示土的单位重量，B表示桩的周长。
在进行弹性法验算时，需要确定土的力学参数和桩的几何参数，并结合实际工程条件进行合理的假设和计算。
通过弹性法进行单桩承载力的验算可以得到相对科学准确的结果，能够为工程设计和施工提供重要的依据。
除了承载力的验算外，单桩的沉降也是一个重要的问题。
在实际工程中，桩的沉降会直接影响到工程的安全和稳定性。
根据弹性法，单桩的沉降可以通过以下公式进行计算：δ = ΔL + ΔPδ表示桩的总沉降，ΔL表示桩身的弹性沉降，ΔP表示桩端的弹性沉降。
ΔL = PL/AEΔP = P/KP表示桩的承载力，L表示桩的长度，A表示桩的截面积，E表示土的弹性模量，K表示桩的刚度。
四、单桩承载力和沉降的综合分析。
单桩基础的受力特点
单桩基础的受力特点单桩基础是一种常用的基础形式，它适用于建筑物结构较小、荷载较轻的情况，如小型住宅、轻型结构等。
单桩基础受力特点主要有以下几点：1.竖向承载能力：单桩基础主要通过桩身来承担建筑物的自重和外部荷载。
桩身经过嵌入地下后，可以通过摩擦力和侧阻力来抵抗上部结构的垂直荷载。
桩底部还可以利用桩端摩擦力来增加桩的承载能力。
2.水平承载能力：单桩基础也能承担一定的水平荷载。
桩身具有一定的弯曲刚度和剪切刚度，这样可以通过水平力来控制桩的变形。
此外，桩底附近的土体还会提供一定的水平阻力，从而增加基础的水平承载能力。
3.不均匀沉降：由于单桩基础只有一个承载点，所以在受到垂直荷载作用时，可能会导致基础不均匀沉降。
这是因为土层的性质在基础下的不同位置会有所不同，导致不同部分的沉降速度和幅度不一样。
为了减小不均匀沉降的影响，可以采用多桩基础、扩底桩等方式来改善。
4.应力集中：由于荷载传递的方式是通过单个桩身的，所以单桩基础上的应力集中现象是比较常见的。
应力集中表现为桩身上其中一截面处的应力值明显高于其他截面处，如果超过了材料的承载能力，就会发生破坏现象。
为了减小应力集中，可以在桩身上采用截面变化、加固等措施。
5.土层改良：在一些情况下，为了提高桩的承载能力，需要进行土层改良。
一种常见的方法是在桩周围注入水泥浆或土壤固化剂，形成桩端扩展区，提高桩的桩端摩擦力和侧阻力。
此外，还可以采用加筋桩、悬臂桩等方式进行土层改良。
总之，单桩基础是一种简单、经济的基础形式，但在设计和施工过程中需要考虑其受力特点。
合理的设计和施工操作可以最大程度地发挥桩的承载能力，并保证基础的稳定性和安全性。
为了更好地应用单桩基础，还需要进一步深入研究和探索其受力机制，提高设计水平和技术水平。
单桩在荷载作用下的荷载传递机理和破坏机理
单桩在荷载作用下的荷载传递机理和破坏机理单桩在荷载作用下的荷载传递机理和破坏机理，听起来是不是有点晦涩难懂？别急，今天就给你掰开了揉碎了讲清楚，保准你听得明白。
什么叫“荷载传递”？简单来说，荷载就是外面给桩子加上的压力，像是楼房顶上压下来的重物，或者车子在桥上开，所有的重量都会传递到桩子上。
而这个“荷载传递”就是桩子怎么把这些外力从上面传导到地下去，不让自己垮掉的过程。
你想象一下，一个桩子就像是一个站得笔直的士兵，外面所有的重压就像战场上的敌人。
如果没有足够强的盔甲（这就是桩子本身的强度），或者没有好的战术（传递荷载的方式），桩子可能就会“倒下”或者“弯腰”。
所以，桩子的工作就是把这些压力层层分散到更深、更坚硬的土层上，好让自己的根基稳如泰山。
这就像你搬一堆重物，不能一股脑儿全部压在肩膀上，得用点技巧，分布开来才不容易累垮。
接着说到破坏机理。
破坏机理其实就是桩子在承受荷载时，最后“崩溃”或者“失控”的原因。
很多时候，桩子就像一块巧克力饼干，外面看起来挺结实，但如果你一直加压，总有一天它会脆弱到碎裂。
桩子也是这么回事，随着压力的增加，桩子内部会发生一些微妙的变化。
最初，桩子会先发生一些小小的变形，可能是表面裂缝或者变得有点弯曲。
你可能会觉得这不算什么，桩子还在继续工作，好像没事儿一样，但其实已经开始出问题了。
再严重一点，桩子的表面可能会出现更大的裂缝，甚至可能整个结构开始分层。
这个时候，你就得小心了。
如果继续施加压力，桩子会像煮熟的蛋，轻轻一捏就散了。
而且这种“散架”的过程不是立马发生的，往往是缓慢且隐秘的，就像你一边喝酒一边聊天，突然间就发现自己醉得不行。
你感觉不到，但桩子的力学性质已经悄悄变化，直到有一天，承载力下降到极限，桩子就可能直接垮塌。
桩子究竟怎么破裂呢？其实有几种常见的方式。
一种是桩头附近的土层压缩得太厉害，导致桩子失去了支撑力。
另一种是桩子在土壤中的摩擦力不足，导致荷载不能均匀传递。
单桩在竖向荷载作用下的传递机理
单桩在竖向荷载作用下的传递机理一、引言在土木建筑工程中，桩基是一种常用的地基处理方法。
而在实际应用中，桩基的荷载传递机理对于工程的安全和可靠性起着关键作用。
本文将详细探讨单桩在竖向荷载作用下的传递机理。
二、单桩受力机制单桩在竖向荷载作用下主要受到以下几种力的作用：2.1 桩端阻力桩端阻力是指桩端与土体之间的摩擦力和土体的抗剪强度所产生的阻力。
桩端阻力的大小取决于桩端与土体的接触面积、土体的抗剪强度以及土体的变形性质等因素。
2.2 摩擦阻力除了桩端阻力外，桩身与土体之间的摩擦力也会对单桩的承载性能产生影响。
桩身与土体之间的摩擦力是由于桩身与土体之间的接触面之间的不平衡引起的。
2.3 桩身自重桩身自重是指桩身本身所受到的重力。
桩身在竖直方向上的自重会对桩基的承载性能产生影响。
三、桩基的承载能力计算桩基的承载能力可以通过两种方法进行计算：经验公式法和理论计算法。
3.1 经验公式法经验公式法是一种根据工程经验和试验数据得出的计算桩基承载能力的方法。
这些经验公式主要根据桩基的直径、长度、土体强度等因素来计算。
3.2 理论计算法理论计算法是一种通过将桩基的力学性质与土体的力学性质相结合来计算桩基承载能力的方法。
这种方法主要基于力学和土力学的原理，需要通过复杂的计算来得出桩基的承载能力。
四、荷载传递机理分析单桩在竖向荷载作用下的传递机理可以通过以下几个方面进行分析：4.1 桩顶荷载传递当竖向荷载施加在桩顶时，荷载会从桩顶逐渐传递到桩身和桩底。
这个过程中，桩身的摩擦阻力和桩底的桩端阻力会逐渐增加，承受荷载的能力也会逐渐增大。
4.2 桩身的变形在竖向荷载作用下，桩身会发生一定的变形。
这种变形可以分为弹性变形和塑性变形两种。
弹性变形是指桩身在荷载作用下产生的不可见的变形，而塑性变形是指桩身在荷载作用下产生的可见的变形。
4.3 桩底的沉陷在竖向荷载作用下，桩底可能会发生一定的沉陷。
这种沉陷与土体的变形和桩底的桩端阻力有关。
基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算
基于弹性法和线性理论的单桩承载力和沉降验算单桩是一种常见的桩基承载体系，广泛应用于建筑、桥梁、码头等工程中。
单桩的承载力和沉降是设计和施工中需要重点考虑的问题，对于提高工程的安全性和经济性具有重要意义。
本文将从基于弹性法和线性理论的角度，探讨单桩的承载力和沉降验算方法。
一、单桩承载力验算1.1 弹性法理论弹性法是一种常用的单桩承载力计算方法，其基本假设是桩体受力状态处于弹性范围内，承载力主要由桩端摩阻力和桩侧土压力组成。
根据这一假设，可以采用梁弹性理论和土的弹性理论进行计算，得到单桩的承载力。
1.2 单桩承载力计算公式根据弹性法理论，单桩的承载力可以用以下公式表示：Q = Qp + QsQp为桩端摩阻力，Qs为桩侧土压力。
1.3 桩端摩阻力计算桩端摩阻力主要由桩侧土壤的黏聚力和摩擦力组成，可以用以下公式计算：Qp = Ap * c + As * σ * tan(φ)Ap为桩端面积，c为土的黏聚力，As为桩的侧面积，σ为有效土压力，φ为土的内摩擦角。
桩侧土压力可以用以下公式计算：Qs = 0.5 * γ * H * Asγ为土的单位重，H为沉入深度，As为桩的侧面积。
假设一根直径为1m的单桩，长度为10m，按照上述公式进行计算，得到桩端摩阻力Qp为1000kN，桩侧土压力Qs为500kN，因此单桩的承载力Q为1500kN。
二、单桩沉降验算2.1 沉降计算方法单桩的沉降是指桩顶的下沉变形，它与地基土的压缩变形有关。
根据弹性理论，单桩的沉降可以用以下公式计算：Δ = Q * e / AΔ为沉降量，Q为承载力，e为地基土的压缩模量，A为单桩的截面积。
2.2 地基土的压缩模量计算地基土的压缩模量可以根据地质勘探数据和试验室检测结果进行确定，通常采用标贯试验或压缩试验进行测定。
2.3 单桩沉降验算实例以前述单桩承载力验算实例为基础，假设地基土的压缩模量为10MPa，代入上述公式计算，可得单桩的沉降量Δ为15mm。
考虑桩周剪切效应的单桩荷载传递机制分析_李平
[1]
桩周土沉降 沿径向减小 桩 桩周土
桩周土沉降 沿径向增大 理想状态 正摩阻力
(a) 荷载 1：桩顶作用 竖向荷载 Q0
Fig.1
图 1 荷载形式及其传递机制 Load conditions and transfer mechanisms
对桩周土受
桩周竖向剪切效应受桩-土接触面形状的影响， 而不受桩-土接触面形状的控制。 换言之， 对于不同 截面形状的桩，其桩周竖向剪切效应特征和程度有 所不同，但任何截面形状的桩都受作用于竖向剪切 效应。笔者首先对简单的轴对称圆形桩进行研究，
Analyses of load transfer mechanism of single piles considering vertical shearing effect
LI Ping1, LÜ Ya-ru1, 2, LIU Han-long3, DING Xuan-ming3
(1. School of Civil and Transportation Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 2. State Key Laboratory of Disaster Prevention & Mitigation of Explosion & Impact, PLA University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu 210007, China; 3. College of Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China)
[4－6]
单桩承载力详解
（三）桩底阻力的影响因素 及其深度效应
h与持力层的上覆荷载和持力层土的密度有关。 上部荷载越小、持力层土密度越大，则h越大。 当持力层下为软弱土层也存在一个临界厚度tc 当 桩底下卧软弱层顶面的距离t≤tc时，桩底阻力将随 着t的减小而下降，持力层土密度越高、桩径越大， 则tc越大。 由此可见，对于以夹于软层中的硬层作桩底持力 层时，要根据夹层厚度，综合考虑基桩进入持力层 的深度和桩底下硬层的厚度。必须指出，群桩的深 度效应概念与上述单桩不同。在均匀砂或有覆盖层 的砂层中，群桩的承载力始终随着桩进入持力层的 深度而增大，不存在临界深度，当有下卧软弱土层 时，软弱土对单桩的影响更大。 back
15
（四）单桩在轴向受压荷载 作用下的破坏模式
第三种情况： 当具有足够强度的桩入 土深度较大或桩周土层抗 剪强度较均匀时(如图c)， 桩在轴向受压荷载作用下， 将会出现刺入式破坏。根 据荷载大小和土质不同，试验中得到的P-S曲线上可 能没有明显的转折点或有明显的转折点(表示破坏荷 载)。桩所受荷载由桩侧摩阻力和桩底反力共同支承 ，即一般所称摩擦桩或几乎全由桩侧摩阻力支承即 纯摩擦桩。 back
垂直静载试验法： 在桩顶逐级施加轴向荷载，直至桩达到破 坏状态为止，并在试验过程中测量每级荷载下 不同时间的桩顶沉降，根据沉降与荷载及时间 的关系，分析确定单桩轴向容许承载力。 试桩的要求： 可在已打好的工程桩，也可专门设臵与工 程桩相同的试验桩。考虑到试验场地的差异性 及试验的离散性，不少2%，不应少于2根，试 桩的施工方法以及试桩的材料和尺寸、入土深 度均应与设计桩相同。
8
（二）桩侧摩阻力的影响 因素及其分布
在砂性上中打桩时，桩侧摩阻力的变化与砂土 的初始密度有关，如密实砂性上有剪胀性会使 摩阻力出现峰值后有所下降。 桩侧摩阻力的大小及其分布决定着桩身轴 向力随深度的变化及数值，因此掌握、了解桩 侧摩阻力的分布规律，对研究和分析桩的工作 状态有重要作用。由于影响桩侧摩阻力的因素 即桩土间的相对位移、土中的侧向应力及上质 分布及性状均随深度变比，因此要精确地用物 理力学方程描述桩侧摩阻力沿深度的分布规律 较复杂。
桩的荷载传递分析的理论综述1资料
桩的沉降计算方法综述摘要：桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和桩顶的承台组成。
按桩的受力情况，桩分为摩擦桩和端承桩两类。
桩的沉降分为单桩和群桩两种沉降。
单桩受到荷载后，其沉降量由下述两部分组成:桩自身的压缩变形和桩底以下土层的压缩。
目前，计算单桩沉降量的计算方法主要有分层总合法、弹性理论法、荷载传递分析法、剪切变形传递法、数值计算法及其他简化算法，这些方法都是在一定的简化基础上考虑一种或几种因素对桩基沉降量的影响。
而对于群桩的沉降计算；当桩都为端承桩时，由于不需要考虑群桩效应，故可将单桩的沉降作为整个桩基础的沉降；当桩都为摩擦桩时，由于要考虑桩与桩之间的相互影响、承台的影响等。
其沉降计算方法有等代墩基法经验法、明德林一盖得斯法、建筑地基基础设计规范法等。
关键词：桩基础计算方法沉降现有方法评述分析1 单桩沉降的组成在竖向工作荷载作用下的单桩沉降由以下两部分组成[1]：(1)桩身混凝土自身的弹塑性压缩S s；(2)桩端以下土体所产生的桩端沉降S b；单桩桩顶沉降S。
可表示为：S。
=S s+S b现行规范通常假定桩身混凝土为弹性材料，用弹性理论进行桩身压缩计算。
桩端以下土体的压缩包括：土的固结压缩变形和钻孔桩的桩端沉渣压缩等。
除了土体的固结变形外，有时桩端还可能发生刺入变形(土体发生塑性变形)。
对固结变形可用土力学中的固结理论进行计算，固结变形产生的沉降，是随时间而发展的，具有时间效应的特征。
当桩端以下土体的压缩与荷载关系近似为直线关系时，也可以把土体视作线弹性介质，运用弹性理论进行近似计算。
对刺入变形目前还研究不够，无法很好预测[1I。
目前一般假定桩端位移和桩端力成线性关系。
另外，钻孔桩桩端沉渣也会产生压缩变形。
在工程上可根据荷载特点、土层条件、桩的类型来选择合适的桩基沉降计算模式及相应的计算参数。
沉降计算是否符合实际，在很大程度上取决于计算参数的选择是否正确。
2 各种单桩沉降计算方法的原理[1][2][3]2.1 荷载传递法荷载传递法亦称传递函数法，由Seed及Reese于1957年提出，它是目前应用最为广泛的简化方法，这种方法是从规定的荷载变形传递方式来计算桩对荷载的反应。
单桩计算的弹性理论法及其改进的开题报告
单桩计算的弹性理论法及其改进的开题报告
一、题目
单桩计算的弹性理论法及其改进
二、研究背景
桩基的设计是建设工程领域中的一个重要研究领域。
随着建设工程的发展，桩基的设计要求也越来越高。
单桩计算是桩基设计的重要组成部分，需要掌握基本的理论方法和计算模型，以便在设计中进行准确的桩基选择和设计。
当前，桩基单桩计算主要采用弹性理论方法进行计算，而弹性理论方法本身存在一些缺陷，如对土层和桩基材料的非线性反应难以处理等。
同时，实际的土层和桩基具有复杂的结构和加力载荷，难以满足理想的弹性假设。
因此，需要对弹性理论进行改进和完善，从而提高单桩计算的精度和可靠性。
三、研究内容
本研究将围绕单桩计算的弹性理论方法及其改进展开，具体研究内容包括以下方面：
1.桩基弹性理论基础
介绍桩基的基础概念和基本参数，掌握桩基的弹性理论计算方法，并了解其应用范围和局限性。
2.单桩计算的弹性理论方法及其缺陷
介绍单桩计算中弹性理论方法的基本步骤和数学模型，分析其存在的问题和缺陷，并提出改进方向和方法。
3.改进的单桩计算方法
基于原有的弹性理论方法，提出改进的单桩计算方法，解决原来模型的缺陷，并提高模型的准确性和可靠性。
4.数值模拟分析
采用数值分析软件对改进的单桩计算方法进行验证和分析，探讨其适用性和局限性，并与传统的弹性理论方法进行对比分析。
四、研究意义
本研究将对桩基的设计及其强度分析提供理论基础和技术支持，提高单桩计算的准确性和可靠性。
同时，通过对弹性理论方法的改进和完善，将有助于提高土木工程的研究和工程实践的水平。
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在桩 的沉降计 算 中 ，关 键在 于如何 建立 与土性
相 关 的桩 侧 荷载传 递模 型 。桩侧 的荷 载传递 函数 可 通 过基 于中心 柱模 型 的应力应 变关 系得 到 ，下 面将 Ｒｎｏ ｈ ａｄ ｌ 的中心 柱模 型拓 展应 用 到粘 弹性模 型进行 ｐ 分析 。 粘 土 中 的单 桩 在恒 载作用 下将产 生 附加蠕 变沉
中图 分 类 号 ：Ｕ ４ ．５ ４ ３１ 文 献 标识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ７ ６ ２ ０ ） ５ ０ ３ — ３ ０ ２ ４ ８ （０ ７ ０ — ０ ２ ０
Ｖｉｃ － ｌ ｓ ｉ ａ ｙ ｉ ｎ Ｓ ｎ ｌ ｉ ｈ ｆ ａ ｉ ｇ ｓ ｏ ｅａ ｔｃ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｉ ｇ ｅ Ｐ ｌ Ｓ ａ ｔ Ｌｏ ｄ ｎ ｅ
摘 要 ：基 于桩 侧 的 粘 弹 性 荷 载 传 递 模 型 ，将 已 有 的 荷 载 沉 降 非 线 性 关 系解 析 拓 展 到 粘 弹 性 分 析 中 ，并 推 导 出 一 步加 载 和 线形 加 载 下 桩侧 沉 降 的计 算 表 达 式 ， 可 为 工程 应 用提 供 量 化 指 标 。 关 键 词 ：单桩 ；粘 弹性 ；解 析 解 ； 不均 匀性 ；非 线性
Ｔｒ ｎｓｅ ｏ ｅ ｔｅ ａ ｆ ｒ Ｐｒ ｐ ｒ ｉ ｓ
ＺＨＡＯ Ｋｅ ｘ ａ ＨＥＮ Ｘｉ ｏ ａ — ｉｏ ，Ｓ ａ －ｙ ｎ ，ＺＨＵ Ｈａ —ｒ ｎ ３ ｎ ｏ ｇ （ ． ｈ ｉＰ ｏ ｉｃａ ｇ ｗ ｙ Ｓ ｒｅ ｎ ｓ ｎ Ｉ ｓ ｔｔ，Ｈｅｅ ３ ０ ，Ｃ ｉａ；２Ａｎ ｕ ｏ １Ａｎ ｕ ｒｖｎ ｉ Ｈｉｈ ａ ｕｖ ｙ ａ ｄ Ｄｅｉ ｎ ｔｕｅ ｌ ｇ ｉ ｆｉ２ ０ ４１ ｈｎ ． ｈ ｉＣ ｍｍｕ ｉａｉｎ Ｖｏ ａｉｎ ｎ ｎｃ ｔ ｃ ｔ ａ ａ ｄ ｏ ｏｌ
１ 引 言
种 加 载模 式 下桩侧 沉 降 的计 算表达 式 。
２ 非 线性一 弹性 应 力应变模 型 粘
在 大多数 情况下 ，使 用桩基 础 的 目的是 为 了减 小 沉降 。与传 统承 载力控 制 的设 计方 法相 比，基 于 沉 降 的桩 基础 设计 方法一 般使桩 体处 于更 高的荷 载 水平 。 由于土体 的蠕 变特性 ，在 高荷 载水平下 持续 荷 载将产 生桩体 附加 沉降 以及桩侧 摩 阻力 的下 降 。
ｖ ｓ ｏ— ｌ ｓｉ ｒ ｓ ｏ ｓ ｕ ｄｅ １ ｔ ｐ ｒ ａ ｌ ａ ｉ ｇ ｉｃ ｍｓａ ｅ ｉｃ ｅ ａ ｔ ｃ ｅ ｐ ｎ ｅ ｎ ｒ 一ｓｅ ｏ ｒ ｍｐ ｏ ｄ ｎ ｃｒ ｕ ｔｎｃ ｓ， ｗｈ ｃ ｃ ｎ ｒ ｖ ｄ ｑ ａ ｔｔ ｎ ｅ ｆｒ ｉ ｈ ａ ｐ ｏ ｉ ｅ ｕ ｎ ｉｙ ｉ ｄ ｘ ｏ ｅ ｇｎｅ ｒｎ ｐ ｌｃ ｔｏ ． ｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ａ ｐ ｉ ａｉ ｎ Ｋｅ ｗｏｒ ｙ ｄｓ：ｓｎ ｌ ｐ ｌ ｖｓ ｏ ｌｓｉ ｃｏ ｅ ｆ ｒ ｓ ｌ ｉｎ ｉ ｇ ｅ ｉｅ； ｉｃ —ｅ ａ ｔｃ； ｌ ｓ ｄ— ｍ ｏ ｏｕｔ ｓ； ｎ ｎ ｏ ｇ ｎ ｕ ｏ ｏ —ｈ ｍｏ ｅ ｏ ｓ；ｎ ｎ— ｉ ｅ ｏ ｌｎ ａ ｒ
ห้องสมุดไป่ตู้
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维普资讯
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赵 可 肖 ，沈 晓燕 ，朱 汉容
（． 徽 省公 路 勘 测 设 计 院 ，安 徽 合 肥 ２ ０４１ １安 ３０ ；２安 徽 省交 通 职 业 技 术 学 院 ，安 徽 合肥 ２ ０ ５ ： ３０ ｌ ３西 南 科技 大 学 资 环 学 院 ，四川 成 都 ６ １１ ． ２０ ０）
ｆｒ ｏｍ ｓｌｔ ｎ ｅ ｏｖ ｄ ｆｒ ａ ｐｌ ｉ ａ ｎ ｎ－ ｏ ｇ ｎ ｕ ｍｅ ｉ ａ ｅ ｂ ｅ ｅ ｄｌ ｅ ｔｎ ｅ ｏ ｃ ｏ ｎ ｆｒ ｏｕｉ ｓ ｖ ｌｅ ｉ ｏ ｏ ｅ ｎ ｏ ｈ ｍｏ ｅ ｏ ｓ ｄａ ｈ ｖ ｅ ｎ ｒ ａ ｉ ｙ ｘｅ ｄ ｄ ｔ ａ ｃ ｕ ｔ ｏ
降 ，这个 附加沉 降 和土性 及土 的应力 应 变关 系与时
间 的变 化有 关 。有 学 者 曾将Ｖ ｉ 模 型 ｏｇ ｔ Ｂ ｎｈ ｍ模 ｉｇａ 型 串联 起来 模拟 桩 土相互 作用 的时 间效应 ，经 检验 与实测 数据 符合 较好 ，但 是其 中存在 的问题是 滑块
本文 将主 要 提 出桩侧 的粘 弹性 荷 载传 递模 型 ，