横向承载群桩性状及承载力研究
群桩基础中的一根基桩单独受荷时的承载力和沉降性状
群桩基础中的⼀根基桩单独受荷时的承载⼒和沉降性状读书报告河海⼤学⽜永前⼀．群桩基础效应的读书报告群桩基础中的⼀根基桩单独受荷时的承载⼒和沉降性状，往往与相同地质条件和设置⽅法的独⽴基础有显著差别，这种现象称为群桩应，因此，群桩的基础承载⼒g Q 常常不等于其中各基础的承载⼒之和i Q ∑。
通常⽤群桩效应系数/g iQ Q η=∑来衡量群桩基础中各个桩基的平均承载⼒⽐独⽴单桩降低或提⾼的幅度。
由摩擦⾏桩组成的低承台群桩基础，当其承受竖向荷载⽽沉降时，承台底必然产⽣⼟体反⼒，从⽽分担了⼀部分荷载，使桩基承载⼒随之提⾼，道路⼯程中的桩基础我⼀般以垫层或⼟⼯格栅类似于建筑⼯程中的低承台，低承台底⾯处的⼟所分担的荷载，可占总承载⼒的20%到35%。
当然，群桩基础建成后，可能出现承台底⾯与⼟基开脱情况，此时不⽤考虑承台底阻⼒对桩基承载⼒的影响。
这种情况⼤体有：1. 沉⼊挤⼟桩的庄周⼟体因孔隙⽔压⼒剧增所引起的隆起，于垫层或格栅修筑后孔压继续消散⽽⽽固结下沉。
2. 车辆频繁⾏驶震动。
3. 桩周产⽣负摩阻⼒的各种情况导致的承台底⾯与⼟基的初始接触随时间渐渐松弛⽽脱离。
4. 黄⼟地基湿陷或砂图地震液化所引起的承台与⼟基突然开裂。
端承型群桩基础端承型基桩的桩底持⼒层刚硬，沉降量较⼩，因此承台底⾯⼟反⼒很⼩，端承型群桩基础中各个基桩的⼯作性状接近于单桩，所以η可认为为1。
摩擦型群桩基础（1）不考虑承台效应的影响（即承台地⾯脱落）如上图所⽰，先假设承台底⾯脱离地⾯的群桩基础中各桩均匀受荷，就如独⽴单桩那样，桩顶荷载Q 主要通过桩侧摩阻⼒引起压⼒扩散⾓α范围内庄周桩⼟中的附加应⼒。
各桩在桩端平⾯上的附加压⼒分布⾯积的直径2tan D d l α=+。
当a S实际的群桩效应其实更为复杂，有以下⼏个⽅⾯：（1）承台刚度的影响: 这主要是针对建筑桩基础的刚性承台⽽⾔的，⼤致意思就是指刚性承台会使桩做同步沉降，同时会使各桩的桩顶荷载发⽣由承台向中部向外围转移，所以刚性承台下的桩顶荷载分配⼀般是⾓⾓桩最⼤，中⼼桩最⼩，边桩居中。
群桩与群桩效应分析
群桩与群桩效应分析 群桩基础——由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。
若桩⾝全部埋于⼟中，承台底⾯与⼟体接触，则称为低承台桩基；若桩⾝上部露出地⾯⽽承台底位于地⾯以上，则称为⾼承台桩基。
建筑桩基通常为低承台桩基础。
单桩基础——采⽤⼀根桩（通常为⼤直径桩）以承受和传递上部结构（通常为柱）荷载的独⽴基础。
群桩基础——由2根以上基桩组成的桩基础。
基桩——群桩基础中的单桩。
复合桩基——由桩和承台底地基⼟共同承担荷载的桩基。
复合基桩——包含承台底⼟阻⼒的基桩。
单桩竖向极限承载⼒——单柱在竖向荷载作⽤下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的荷载。
它取决于⼟对桩的⽀承阻⼒和桩⾝材料强度，⼀般由⼟对桩的⽀承阻⼒控制，对于端承桩、超长桩和桩⾝质量有缺陷的桩，可能由桩⾝材料强度控制。
群桩效应——群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、⼟的相互作⽤使其桩侧阻⼒、桩端阻⼒、沉降等性状发⽣变化⽽与单桩明显不同，承载⼒往往不等于各单桩承载⼒之和，称其为群桩效应。
群桩效应受⼟性、桩距、桩数、桩的长径⽐、桩长与承台宽度⽐、成桩⽅法等多因素的影响⽽变化。
群桩效应系数——⽤以度量构成群桩承载⼒的各个分量因群桩效应⽽降低或提⾼的幅度指标，如侧阻、端阻、承台底⼟阻⼒的群桩效应系数。
桩侧阻⼒群桩效应系数——群桩中的基桩平均极限侧阻与单桩平均极限侧阻之⽐。
桩端阻⼒群桩效应系数——群桩中的基桩平均极限端阻与单桩平均极限端阻之⽐。
桩侧阻端阻综合群桩效应系数——群桩中的基桩平均极限承载⼒与单桩极限承载⼒之⽐。
承台底⼟阻⼒群桩效应系数——群桩承台底平均极限⼟阻⼒与承台底地基⼟极限阻⼒之⽐。
负摩阻⼒——桩⾝周围⼟由于⾃重固结、⾃重湿陷、地⾯附加荷载等原因⽽产⽣⼤于桩⾝的沉降时，⼟对桩侧表⾯所产⽣的向下摩阻⼒。
在桩⾝某⼀深度处的桩⼟位移量相等，该处称为中性点。
中性点是正、负摩阻⼒的分界点。
下拉荷载——对于单桩基础，中性点以上负摩阻⼒的累计值即为下拉荷载。
8.7 群桩的承载力
七、群桩的承载力1.群桩的共作原理(1)群桩基础定义:桩数不只一根的桩基称为群桩基础，群桩中的每根桩称为基桩。
(2)对列情况的桩基竖向抗压承载力为各单桩竖向抗压承载力之总和。
端承桩一一持力层坚硬上部荷载通过桩身直接传到桩端处土层上，而桩端处承压面积很小，各桩端的压力彼此互不影响，故群桩中各桩的共作和单桩工作一样；同时，由于桩的变形很小，桩间土基本不承载，单桩竖向承载力为各单桩之和；群桩的降量也与单桩基本相同。
●桩数少于9根(s>6根)的摩擦桩基一桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多，这时群桩中各桩的工作情况仍和单桩土作一样。
●条形基础下桩不超过两排者。
2.桩的平面布置(1)布置的原则宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载的合力作用点相重合，使各桩受力均匀，在纵横交接处宜布桩，避免布置在墙体洞口下。
(2)要求独立桩基的桩：对称布置：如三桩承台、四桩承台、六桩承台等。
柱下条基及墙下条基：桩可采用一排或多排布置。
整片基础下的桩：采用行列式或交叉式布置。
预制桩:s>3d(d为桩径)灌注桩:s>4d扩底灌注桩:s> 1.5d' （d'为扩底直径)。
(3)桩底进入持力层的深度宜为桩身直径的1～3倍。
嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的末风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m(4)混凝土强度等级＞C30(预制桩)；＞C20(灌注桩)；＞C40(预应力桩)。
(5)桩的主筋应经计算确定。
最小配筋率＞0.8%(打入式预制桩)；＞0.6%(静压式预制桩)；＞0.2%～0.65%(灌注桩);(6)配筋长度：①受水平荷载和弯矩较大的桩，计算确定。
②桩径大于600 mm的灌注桩，构造钢筋的长度不小于桩长的2/3 。
(7)桩顶嵌入承台的长度不小于50mm。
主筋伸入承台内的锚固长度不小于钢筋直径的30倍（I级钢)和35倍（II级钢III级钢)。
3.群桩中单桩桩顶坚向力(1)轴心受压n——桩数——桩基承台自重和承台上的土自重标准值(KN)(2)偏心受压单桩承受的外力为:一一单桩坚向承载力特征值。
横向荷载群桩效应分析
Total 348 No11 Jan1 ,2003
下几种 : ①单桩的极限平衡法推广于群桩 ; ②工程计算中 常采用的简化方法 ,主要有低桩桩台法和高桩桩台法 (等 效嵌固点法) ; ③群桩效率系数法 ,目前有关群桩效率的 确定主要有根据试验资料分析建立相应的经验公式推求 群桩效率η[ 1 ]和根据理论分析导出群桩效率η[2] 、[3] 2 种 方法以及修正的 P - Y曲线法 。P - Y 曲线法能够综合反 映桩周土的非线性 ,桩的刚度和外荷载性质等 ,目前对单 桩 P - Y曲线研究较多 ,已经趋向成熟 。因此 ,以单桩 P Y曲线为基础 ,找出单 、群桩 P - Y 曲线的关系 ,是解决群 桩计算问题的关键 。
1 试验资料整理
1. 1 试验概况
试验的目的是求各级水平荷载作用下各桩身截面处
的位移和土抗力 ,取得试桩 P - Y 曲线蔟 。本试验在求取
试桩 P - Y曲线中选用了实测桩身应变 ,由桩身应变值再
换算成桩身弯矩值 ,通过对弯矩值 2 次数值微分求得沿
桩身的土反力 P ,用 2 次积分求得沿桩身的位移 Y。采用
美国《钻孔桩基础设计与施工规范》以及德国《大口
的变位相同时 ,后桩受到的土抗力与前桩受到的土
径钻孔灌注桩规范》都规定 ,当沿荷载方向的桩距大于 8D
抗力之比 ;
时 ,不考虑群桩效应 ,按单桩设计 。群桩效应还受到桩数
S —桩距 (m) ;
的影响 ,特别是桩距较小时 ,除相邻的桩之间的相互影响
D —桩径 (m) ;
2. 3 群桩效率经验公式 有了 P - Y曲线后 ,就可通过有限差分法求得沿桩身
任意截面处的内力及变位 。
折减系数变小 。 ②在桩身位移相等的情况下 ,桩距越小 , 折减系数越小 ,随着桩距的加大 ,折减系数越来越大 ,当 桩距达到 8D 时 ,折减系数为 1 。
超长群桩的承载性状分析
超长群桩的承载性状分析超长群桩是指长度超过普通桩的数倍，通常用于大型基础工程，如高层建筑、桥梁等的基础处理。
超长群桩的承载性状分析是非常重要的工作，可以帮助工程师和设计师了解超长群桩的承载能力、变形特性和破坏机制，为工程的安全和稳定提供依据。
本文将从超长群桩的特点、承载性状分析方法和实际工程案例等方面对超长群桩的承载性状分析进行探讨。
一、超长群桩的特点超长群桩相对于普通桩来说，具有以下显著的特点：1. 长度较长：一般情况下，超长群桩的长度要远远超过普通桩，通常为普通桩的数倍甚至十几倍。
2. 承载能力大：由于长度较长，超长群桩的侧摩阻力比普通桩大得多，因此承载能力相对较高。
3. 受力性能复杂：超长群桩在受力性能上具有较为复杂的特点，既受到竖向荷载的作用，又受到横向摩阻力和端阻力的影响。
4. 土体作用范围广：超长群桩的作用范围较宽，能在大范围内传递荷载，适用于大型基础工程。
由于这些特点，超长群桩的承载性状分析需要考虑更多的因素，进行更为复杂的计算和分析。
二、承载性状分析方法1. 静力计算法：静力计算法是最为常用的超长群桩承载性状分析方法之一，根据桩的受力情况，通过传统的静力分析方法计算桩的承载能力和变形特性。
2. 动力计算法：对于超长群桩，由于其受力情况复杂，动力计算法可以更好地考虑土-桩-结构相互作用，通过动力分析方法来研究超长群桩的承载性状。
3. 模型试验法：通过搭建模型和进行试验，可以直接观测超长群桩的承载性状，获取真实的受力情况，对超长群桩进行精确的承载性状分析。
4. 数值分析法：通过有限元分析等数值方法，对超长群桩进行模拟分析，获取桩的受力特性和变形状态。
在进行超长群桩的承载性状分析时，通常会综合运用以上多种方法，以获取更为全面准确的数据和结论。
三、实际工程案例1. 深圳某高层建筑工程在深圳某高层建筑工程中，由于建筑地基土质较差，需要采用超长群桩来进行基础处理。
在设计阶段，工程设计师采用了静力计算法和数值分析法，对超长群桩的承载性状进行了分析。
群桩基础水平承载力影响因素及对策
群桩基础水平承载力影响因素及对策【摘要】：在如今的工业建筑行业中，工程师常常利用群桩结构作为地基机构，因为群桩基础具有很高的刚度以及较强的竖向承载力、水平承载力。
深入分析群桩基础的水平荷载力可知桩基础在横向荷载的作用下，其受力机理和计算模式都有所不同，采用规范法和建模法可对比分析得出群桩基础水平承载力的影响因素，分析了不同的影响因素后，可进一步探讨精确计算水平承载力，研究提升水平承载力的对策。
【关键词】：群桩基础；水平承载力；影响因素1引言随着工业建筑行业的高速发展，涌现出越来越多的工业类大体积建筑，这类建筑对地基的要求很高，一般的浅基础结构难以满足承载力的要求，尤其是在软弱土层区域内建造的工程地基，需要达到更高的承载力标准。
群桩基础具备优异的承载力性能，在实际的工程当中，有很多工程师喜欢利用群桩工艺。
但是群桩工艺会受到诸多因素的影响，因此在一些情况下，群桩基础的水平承载力作为这些因素中的可控部分，起到了重要的作用。
2群桩基础水平承载力影响因素2.1 桩径的变化桩体的直径会直接影响到群桩的基础水平承载力，实验数据表明，采用规范法和建模法对不同的群桩基础进行分析计算，根据所得到的精确计算结果类比分析之后可知，当水平荷载力比较小时，桩径的大小变化对群桩整体水平位移的影响较小，在这种情况下，对水平承载力的影响也比较小，但在群桩所承受的水平荷载力不断增大的情况下，可以发现桩柱的基础水平位移发生了较明显的变化。
当水平荷载力达到特定的荷载力水平时，小幅度减小桩径，会使得水平位移减少。
不管是采用数值分析法还是规范法，在进一步确定水平荷载力的影响力大小时，都能得出相似的结果[1]。
最终结果表明，在实际的工程里，当群桩的线性变化处于承台约束范围之内，桩径越大，桩径水平位移也越小，当群桩的基础承载力超出了承台约束的范围，桩径的大小对水平位移影响不大。
总体呈现出线性分布的规律，随着水平位移的改变，群桩的基础水平承载力也会改变。
横坡段桥梁双桩双柱式结构受力特征与解析模型
第 55 卷第 3 期2024 年 3 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.55 No.3Mar. 2024横坡段桥梁双桩双柱式结构受力特征与解析模型王佳佳，陈效坤，肖莉丽，陈星潮，陈浩，李枝强(长安大学 公路学院，陕西 西安，710000)摘要：山区桥梁基础不可避免地建立在陡坡上，不稳定斜坡变形或破坏将会对上覆桥跨结构安全造成严重威胁，亟需研究高效、可靠的力学模型。
首先，对横坡段桥梁双桩双柱式结构划分不同特征段，分析其受力特性；其次，考虑桩土相互作用和桩顶变形协调关系并引入边界条件，建立适用于横坡段桥梁双桩双柱式结构内力及位移的简化模型；第三，综合考虑P −Δ效应及盖/系梁对桩柱受力影响，引入相邻特征段满足的连续条件(即位移、转角、剪力及弯矩连续)，建立挠曲微分方程并以MATLAB 为平台编制相应计算程序，提出横坡段桥梁双桩双柱式结构基础内力及位移的幂级数解；最后，将模型结果与有限元计算结果对比，验证模型的可靠性。
研究结果表明：本文提出的模型将桥墩与桩基础视为整体，对于多道系梁的结构分析该模型同样适用；模型考虑了横向联系对两桩轴向力和弯矩的分配，可获取横向联系中的横向力；模型不需要假设自由段剪力和迭代计算。
随着剩余下滑力增大，结构各特征段前后桩位移和弯矩明显增加；横向联系对桩基位移及内力进行了重新分配，有较强的约束作用，能够较好地改善前后桩受力与变形情况。
关键词：横坡段桥梁；双桩双柱结构；受力特征；幂级数解；有限元分析中图分类号：U441+.5 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2024）03-1092-15Mechanics characteristics and analytical model of double-pile and double-column structure of bridge on steep transverse slopeWANG Jiajia, CHEN Xiaokun, XIAO Lili, CHEN Xingchao, CHEN Hao, LI Zhiqiang(School of Highway, Chang'an University, Xi'an 710000, China)Abstract: The foundation of bridge in mountain area is inevitably built on steep slope, and the deformation or failure of unstable slope will pose a serious threat to the safety of overlying bridge span, so it is urgent to develop an efficient and reliable mechanical model. Firstly, the double pile and double column structure of the bridge was divided into different characteristic sections, and its mechanical characteristics were analyzed. Secondly,considering the coordination relationship between pile-soil interaction and pile top deformation, and introducing收稿日期： 2023 −07 −10； 修回日期： 2023 −09 −23基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(41907237，41907234)；国家重点研发计划项目(2019YFB1600702，2021YFB1600302) (Projects(41907237, 41907234) supported by the National Natural Science Foundation of China; Projects (2019YFB1600702, 2021YFB1600302) supported by the National Key R&D Program of China)通信作者：肖莉丽，博士，副教授，从事公路岩土工程研究；E-mail ：**************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.03.022引用格式： 王佳佳, 陈效坤, 肖莉丽, 等. 横坡段桥梁双桩双柱式结构受力特征与解析模型[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2024, 55(3): 1092−1106.Citation: WANG Jiajia, CHEN Xiaokun, XIAO Lili, et al. Mechanics characteristics and analytical model of double-pile and double-column structure of bridge on steep transverse slope[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2024, 55(3): 1092−1106.第 3 期王佳佳，等：横坡段桥梁双桩双柱式结构受力特征与解析模型boundary conditions, a simplified model for the internal force and displacement of double-pile and double-column structure of bridge on cross slope section was established. Thirdly, considering the influence of P−Δ effect and cap/ tie beam on the force of pile, the continuous conditions (i.e., continuity of displacement, rotation angle, shear force and bending moment) satisfied by adjacent feature sections were introduced, the flexure differential equation was established, and the corresponding calculation program was compiled on the MATLAB platform. The power series solution of the internal force and displacement of the foundation of the double-pile and double-column structure of the bridge on the cross slope section was proposed. Finally, the reliability of the model was verified by comparing the model results with the finite element calculation results. The results show that the proposed model regards pier and pile foundation as a whole, and the model is also applicable to the structural analysis of multi-channel beams.The model takes into account the distribution of axial force and bending moment of the two piles in the transverse connection, and obtains the transverse force in the transverse connection. In addition, the model does not need to assume free section shear forces and iterative calculations. With the increase of residual glide force, the displacement and bending moment of piles in front and back of each characteristic section of the structure increase obviously. The lateral connection redistributes the displacement and internal force of pile foundation and has a strong constraint effect, which can better improve the load and deformation of front and rear piles.Key words: bridge on transverse slope; double pile and double column structure; mechanics characteristic; power series solution; finite element analysis山区高速公路通常采用桥梁来跨越地形障碍，以避免“大填大挖”，减少对生态环境的破坏[1−2]。
桩承载力总结、群桩效应、减沉桩
S＞D
一般大于6d 一般大于6d
> 6d
承载力： R 群 承载力： 沉降： 沉降：
= nR 单
α
l
S群 = S 单
群桩效应系数： 群桩效应系数：
η =1
D = d + 2l ⋅ tan α
（2）承台底面贴地的情况（复合桩基） 承台底面贴地的情况（复合桩基）
复合基桩：桩基在荷载作用下， 复合基桩：桩基在荷载作用下，由桩和 承台底地基土共同承担荷载， 承台底地基土共同承担荷载，构成复合 桩基。 桩基。复合桩基中基桩的承载力含有承 台底的土阻力。称之为复合基桩。 台底的土阻力。称之为复合基桩。 复合基桩 影响因素：桩顶荷载、 、土质、 影响因素：桩顶荷载、l/d、土质、承台 刚度、及桩群的几何特征。 刚度、及桩群的几何特征。
4.3.3 竖向荷载下的群桩效应
问题
单桩承载力加 起来等于群桩 承载力？ 承载力？
群桩基础中桩的极限承载力确定极为复杂，与桩的间距、 群桩基础中桩的极限承载力确定极为复杂，与桩的间距、 土质、桩数、桩径、 土质、桩数、桩径、入土深度以及桩的类型和排列方式等因 素有关。 素有关。
群桩效应概念： 群桩效应概念：
的影响： 主要影响因素 ③桩距s的影响：→主要影响因素 桩距 的影响 s=3~4d
η ≥1
桩侧土应力叠加，提高侧阻。 桩侧土应力叠加，提高侧阻。 桩端土应力叠加,提高端阻; 桩端土应力叠加,提高端阻;但总 的沉降增加。 的沉降增加。
η p1 桩侧土应力叠加严重， 桩侧土应力叠加严重，桩侧土 下移，降低侧阻。 下移，降低侧阻。 桩端土应力叠加严重,降低端阻; 桩端土应力叠加严重,降低端阻; 总的沉降加剧。 总的沉降加剧。
横向载荷桩
载荷
载荷
通常指施加于机械零件或构件上的外力。外力既有通过相邻零件或构件传递来的力和力矩，也有来自于物体 的自重和惯性力。流体的压力也可以成为机械零件或构件的外力。载荷可以从不同的角度加以分类。按载荷的分 布状态，可分为分布载荷和集中载荷。分布载荷按均性又可分为均匀分布载荷与非均匀分布载荷;按作用空间，又 可分为体载荷、面载荷和线载荷。集中载荷可以看成是作用面趋近于零的小范围的分布载荷。载荷按照作用方式， 可分为轴向载荷 (拉伸或压缩)、横向载荷、弯曲载荷和扭转载荷。轴向载荷指合力作用线沿机械零件和构件轴 线方向作用，并且通过所有横截面的形心。横向载荷指垂直于零件或构件轴线或轴向平面作用、并在横截面上产 生剪力和弯矩的载荷。弯曲载荷和扭转载荷指分别给机械零件和构件以弯曲或扭转的载荷。两种以上载荷联合作 用时，则称为复合载荷。载荷按其大小、方向和作用点是否随时间变化，可分为静载荷和动载荷。加载速度缓慢， 以至于可不计惯性力的准静载荷及与时间参数无关的恒载 (如自重)也可作为静载荷。动载荷又可分为冲击载荷、 周期载荷和随机载荷。冲击载荷作用时间短而快速，例如用蒸汽锤锻制零件毛坯。周期载荷的主要参数是振幅、 频率及相位角。例如内燃机的曲柄因气缸内气体压力周期性变化而承受的载荷。随机载荷的振幅、频率变化都是 无固定规律的，随机载荷通常用数理统计的方法来描述，即可以在载荷的幅域、频域或时域中计算其统计规律。 例如汽车在道路上行驶、由于路面对汽车产生振动，而影响对汽车承载系及乘座的舒适性。这就需要测取大量的 试验数据，记录载荷随时间变化的规律，即载荷谱，并借助于电子计算机，对汽车承载系进行设计计算。塑性材 料的零件和构件若在一定的静载荷下产生塑性变形，而丧失承载能力，这个载荷称为零件或构件的极限载荷。细 长压杆、薄壁球或焊接薄壁箱体承受一定压力时，均会产生弹性失稳，相应的载荷则称为临界载荷。
桩承载力总结、群桩效应、减沉桩
一般大于6d
> 6d
承载力： R群 nR单
l
沉降：
S群 S 单
群桩效应系数：
1
D
D d 2l tan
（2）承台底面贴地的情况（复合桩基）
复合基桩：桩基在荷载作用下，由桩和
承台底地基土共同承担荷载，构成复合
桩基。复合桩基中基桩的承载力含有承 台底的土阻力。称之为复合基桩。
目前工程上考虑群柱效应的方法有两种： 一种是以概率极限设计为指导，通过实测资料的统计分析 对群桩内每根桩的侧阻力和端阻力分别乘以群桩效应系数。 《桩基规》 另一种是把承台、桩和桩间土视为一假想的实体基础，进 行基础下地基承载力和变形验算。《地基基础设计规范》
4.3.4 减沉桩基
减沉桩基概念 减沉桩基设计：
土
桩土相对 变形小
沉降：
S群 S 单
群桩效应系数：
1
岩石
2.摩擦型群桩基础：
（1）承台底面脱地的情况（非复合桩基）
① 承台刚度的影响
F
G
趋势
实 际 分 布
②基土性质的影响 挤土桩（s=3~4d）： 砂土,非饱和土和一般粘性土,填土有挤 密作用,使承载力增加。 饱和粘土,超静孔压积累,地面上浮,先 入桩上浮,土层扰动,使承载力降低。
探头阻力加权平均值，再与桩端平面以下1d范围内的探头阻力进行平均；
a
桩端阻力修正系数，对粘性土、粉土取2/3，饱和砂土取1/2；
f ai 第i层土的探头平均侧阻力（KPa）；
u p 桩的周长；
i 第i层土桩侧阻力综合修正系数，按下式计算：
粘性土：
i 10.04( f ai )
体临空面。
浅谈桩基设计中的群桩效应
浅谈桩基设计中的群桩效应其承台底面土、桩间土、桩端以下土都参与工作，形成承台、桩、土相互影响共同作用。
桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力传布到桩周和桩端土层中，产生应力重叠。
承台土反力也传布到承台以下一定范内的土层中，从而使桩侧阻力和桩端阻力受到干扰。
桩群中任一根桩的工作性状明显不同于孤立单桩，群桩承载力将不等于各单桩承载力之和，群桩沉降也明显地超过单桩。
1. 群桩效应的体现1.1 群桩抗侧摩阻力桩侧摩阻力只有在桩土间产生一定相对移的条件下才能充分发挥出来，并受到桩距、承台、桩长与承台宽度比、土性等因素的影响。
1.2 群桩的桩端阻力一般情况下桩端阻力随桩距减少而增大，同时也受到承台、土性与成桩工艺的影响。
1.3 群桩桩顶荷载的分配刚性承台群桩的桩顶荷载分配的规律一般是中心桩最小，角桩最大，边桩次之，其受到桩距、桩数、承台与上部结构综合刚度、土性的影响。
1.4 群桩沉降由于相邻桩应力的重叠导致桩端平面以下的应力水平提高和压缩层加深，因而群桩的沉降量和延续时间往往大于单桩，其受到桩数、桩距和长径比的影响。
1.5 群桩的破坏模式群桩的破坏模式分为桩群侧阻力的破坏和桩群端阻力的破坏，a）、桩群侧阻碍力的破坏分为桩土整体破坏和非整体破坏。
整体破坏是指桩、土形成整体，如同实体基础那样工作，破坏面受生了桩群外。
非整体破坏是指各桩的桩土之间产生相对移，破坏面发生于各桩侧面。
b）、桩端阻力的破坏可分为整体剪切、局部剪切、冲剪三种模式。
2 群桩整体强度的计算方法群桩基础的整体破坏和实体深埋基础相同。
极限承载力等于桩尖平面处，以桩群外包尺寸决定的面积上的极限承载力与桩周边土的极限抗剪强度之和。
式中N—桩基础上作用的上部结构荷重，kN；P—桩台及桩台上覆土的重量（常年地下水以下按有效重度计算），kN；G—桩及桩问土的总重量（常年地下水以下按有效重度计算），kN；K—安全系数。
根据τμ及Pu取值的可靠程度取值；τμ——桩身穿过土层的平均单不排水抗剪强度，kPa；Pu——桩尖处土层的单，kPa：a，b——群桩外的长度和宽度，m：l——自承台底面算起的桩有效长度.m。
大直径钻孔群桩在横向荷载作用下的反应
载 试 验 结 果 ， 究 了 群 桩 在 横 向 荷 载 作 用 下 的 极 限 研 承 载 力 和 非 线 性 荷 载 一挠 曲 性 能 ， 出 了修 改 大 直 提 径 钻 孔 群 桩 的非 线 性 Ｐ—ｙ曲 线 法 的 土 工 参 数 相 互 关 系的建议 。
（） １
１ 试 验 介 绍
３ 三 维 有 限 元 分 析 程 序
为 了 研 究 钻 孔 群 桩 在 横 向荷 载 作 用 下 的非 线 性 响应 ， 用 了 三 维 有 限 元 程 序 进 行 数 值 分 析 。 在 该 利 程 序 中 ， 身 材 料 的 非 线 性 性 能 通 过 划 分 单 元 来 模 桩 拟 ． 据 输 入 材 料 的 应 力 一应 变 曲线 得 到 桩 身 断 面 根 的应 力 。 模 拟 桩 承 台 的 平 壳 单 元 是 由 膜 单 元 和 Ｍｉｄｉ（ ９ １ 板 单 元 组 合 而 成 。 这 种 膜 单 元 代 表 ｎｌ １５ ） ｎ 内平 面 应 力 和 应 变 ， Ｍｉｄｉ 而 ｎｌ ｎ平 面 单 元 代 表 横 向 效 益 。为 了 模 拟 土 的 性 状 ， 一土 的 横 向共 同 作 用 桩 通 过 非 线 性 的 Ｐ—Ｙ弹 簧 来 模 拟 的 （ 中 Ｐ为 单 位 长 其 度上的横 向阻力 ， Ｙ为 横 向 挠 度 ） 而 桩 一土 轴 向 共 ， 同 作 用 是 通 过 非 线 性 的 ｔ 和 ｑ—ｚ 簧 来 模 拟 （ —ｚ 弹 其 中 ，， ． 别 表 示 为 ： 位 长 度 上 的 剪 阻 力 、 阻 力 ｚｑ 分 单 端 和 竖 向位 移 ） 而 群 桩 的 相 互 作 用 是 用 群 桩 Ｐ —Ｙ特 。
４个 横 向 荷 载 试 验 ， 长 ３ 其 桩 径 和 平 面 布 桩 ０ ｍ， 置 如 图 １所 示 ： 有 试 桩 为 钻 孔 灌 注 桩 ， 筋 笼 通 常 所 钢 放 置 ， 等 级 Ｃ ４ ， 筋 为 热 轧 ， 强 钢 桩 ，Ｐ ， 砼 ５ 钢 高 Ｐ ， ， 。在 荷 载 试 验 时 的 砼 弹 性 模 量 的 统 Ｐ瑚 Ｐ
桩基检测存在主要问题及改进措施
桩基检测存在的主要问题及改进措施摘要：本文介绍了建筑桩基的主要分类以及检测内容，分析了当前桩基检测工作中存在的问题，探讨了建筑工程桩基检测的改进措施。
关键词：建筑桩基；检测；分类；内容；策略中图分类号： tu473.1 文献标识码： a 文章编号：桩基施工质量关系到整个建筑物的工程质量，它既不同于常规的建筑材料试验，又不同于普通的建筑结构测试。
桩基作为目前工程建设中大量采用的深基础形式，是涉及结构安全的重要组成部分，它取决于勘察、设计、施工等许多因素，稍有不慎，就可能造成质量事故。
因此，不断提高桩基检测的质量水平，不断强化时桩基检测队伍的管理，具有重要意义。
一、建筑桩基的主要分类以及检测内容桩基工程是一个系统工程，建筑桩基分类繁多，按承载力分为端承桩、摩擦桩和端摩桩;按成桩分为预制桩和就地灌注桩，预制桩还可以分为打入桩与静力压入桩等，灌注桩依成孔分为冲孔、钻孔、挖孔等灌注桩;按桩质分为钢桩、钢筋砼桩、砼桩、木桩、粉喷桩、石灰桩、砂桩、碎石桩等;按桩的横截面的形状分为实心的圆桩、方桩、矩形桩与异状桩，空心的圆桩、方桩等。
由于建筑桩基种类繁多，其检测内容主要包括以下几个方面:各类桩、墩、桩墙竖向或横向承载力检测，包括单桩及群桩承载力检测;墩底持力层承载力及变形性状的检测;各类桩、墩及桩墙结构完整性检测;桩上共同作用或复合地基中桩土荷载分担比的检测，桩体及土体应力-应变的检测; 施工中对环境影响(如震动、噪音、土体变形)的检测;特殊条件下或事故处理中的其它检测。
二、当前桩基检测工作中存在的问题1、检测单位的硬件设备参差不齐有少数单位的办公场所较拥挤破旧，无专门的档案存放地点。
在技术装备上，有的单位静载试验的装备能力已达3000多t，低应变和高应变均采用进口先进设备;而有些较差的单位，甚至连计量器都不能进行定期标定。
2、检测单位的内部管理较为混乱一些单位缺乏法律意识和责任意识，内部没有建立相互制约的监督机制。
群桩基础承载力验算
群桩基础承载力验算
由多根桩通过承台联成一体所构成的群桩基础，与单桩相比，在竖向荷载作用下，不仅桩直接承受荷载，而且在一定条件下桩间土也可能通过承台底面参与承载；同时各个桩之间通过桩间土产生相互影响；来自桩和承台的竖向力最终在桩端平面形成了应力的叠加，从而使桩端平面的应力水平大大超过了单桩，应力扩散的范围也远大于单桩，这些方面影响的综合结果就是使群桩的工作性状与单桩有很大的差别。
这种桩与土和承台的共同作用的结果称为群桩效应。
正确认识和分析群桩的工作性状是搞好桩基设计的前提。
群桩效应主要表现在承载性能和沉降特性两方面，研究群桩效应的实质就是研究群桩荷载传递的特性。
以下我们对群桩效应的承载性能做详细研究。
只有摩擦桩群才有群桩效应问题，才需要考虑群桩问题，因此，关于群桩的讨论均指非端承桩群。
群桩评价效应由于群桩效应而使承载力降低的可以用群桩效应系数η表示，以此来评价群桩的工作性能。
η=群桩的极限承载力/（n*单桩的极限承载力）
—n为桩基中的桩数。
研究表明：
A.当桩距增大时，效率系数η提高
B.当桩距相同时，桩数越多，效率系数η越低
C.当桩距增大至一定值后，效率系数η值增加不显著
D.当承台面积保持不变时，增加桩数（桩距同时减小），效率系数η显
著下降。
群桩承载力计算方法
单桩极限承载力叠加法
PU=nQU式中PU——群桩基础的极限承载力
QU——群桩中任一根桩的单桩极限承载力
n——群桩中的桩数上式适用于群桩效应极弱的桩基，例如：端承桩基础、桩数较少（例如n=9）的桩基础、排数较少（例如不超过两排）的条形布置桩基础。
水平荷载下桩基的承载力和变形
图3.5 Pb-12试桩测斜水平变位图 图3.6 Pb-11试桩测斜水平变位图
三、单桩、群桩水平受力特性试验数据分析
钢筋计测试数据分析
图3.9 Pb-12试桩桩身插值处理后弯矩图 图3.10 Pb-12试桩桩侧土抗力图
谢谢！
1）5m根式基础压入根键前水平载荷试验
5m根式基础H-m 曲线
5m根式基础Y-m曲线
5m根式基础H-α曲线
5m根式基础Y-α曲线
8m根式基础H-m 曲线
8m根式基础Y-m曲线
1）5m根式基础压入根键前水平载荷试验
离作用点距离L(m
0 -1 1 3 5 7 9 11
水平位移Y(mm)
20
40
60
试桩比例系数m和水平变形系数α
荷载H(kN)
位移Y（mm） M(MN/m4)
α(m-1)
100
0.80
19.18
0.37
200
1.79
15.91
0.35
300
3.27
11.45
0.33
400
7.27
4.88
0.28
500
12.93
2.71
0.25
图3.3 Pb-12试桩静载试验H-M曲线
600
19.23
金马河鲤鱼沱大桥分别对单桩及二桩承台进行水平静载试验。
试验分别给出水平临界荷载、水平极限荷载，计算出土比例 系数m、桩的水平变形系数，并分析这两个系数与水平荷载、 位移之间的关系。
（1） S2试桩的水平临界荷载与水平极限荷载均比S1试桩要大，桩 后注浆可以有效提高其水平承载力。本试验S2试桩压浆量为2t，其 水平临界荷载与水平极限荷载分别较未压浆的S1试桩提高了25%和 14.3%。
群桩基础的群桩效应研究
ｉｃｅ ｓ ｔ ｎｉｓｉｍｉ ｎ ｏ ｓ ｌ ａｉｎ ｈｅｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｂ ｔ ｅ ｅｏｄ ａ ｄｎ ｗ ｏ ｏ ｅ ｔ．ａ ｄ ｔｅｃ ｎ ｏｉａｉｎｏ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｏｎｓ ｎ ｒａ ｅｉ ａ ｔ ｅｓ ｃａ ｄ ｃ ｎ ｏｉ ｔ ，ｔ ｏ ｎ ｃｉ ｅｗｅ ｎｔ ｌ ｎ ｅ ｃｍｐ ｎ ｎｓ ｎ ｏ ｓｌ ｔ ｆｔ ｏ ｏ ｅ ｔｊｉｔ ｓ — ｄ ｏ ｏ ｈ ｈ ｄ ｏ ｈ
中 图分 类 号 ：Ｕ ７ ． Ｔ ４３ １ 文 献 标 识码 ： Ａ
１ 概 述
１ １ 群 桩 效应 ．
我们把竖 向荷 载作用下的群桩基 础 ， 由于群 桩 、 承台 、 地基 土 之间 的相互作用 ， 使桩侧 阻力 、 端阻力 、 降等形状 发生 变化 而明 沉
性压缩 ， 对于低承 台群桩 ， 承台底也产 生一定土 反力 ， 分担一 部分 荷载， 因而使得承 台底 面土 、 间土 、 桩 桩端 士都参 与 工作 ， 形成 承 台、 土相互影 响共 同作 用 ， 桩、 群桩 的工作性 状趋 于复杂 。一般 假 定， 桩侧摩阻力在土 中引起 的附加应 力按某一 角度沿 桩长 向下扩
ｓ ｕ ｔ ｒ ，ｉ ｄ ｃ ｔ ｓｔ ｅ ｍａｎ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒｔｅ ｄ ｓ ｎ ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｔ ｅｒ ｃ ｎ ｔ ｃｉｎ ｏ ｌ ｌ ｏ ｏ ｅ ｔ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｎ ｏ ｅｎ ｗ ｏ ｏ ｅ ｔ ｔ ｔ ｃｕ ｅ ｎ ｉａｅ ｉ ｏ ｔ ｎ ｓｆ ｅ ｉ ｎ ｌ ｄ ｎ ｅ ｏ ｓ ｕ ｔ ｆ ｌ ０ｄ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓａ ｄ ｔ ｄ ｉ ｏ ｆｔ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｏ ｒ ｈ ｏ ｈ ｇ ｈ ｒ ｏ ｔｅ ｈ ｉ ｈ
（ １ ：９９ ． １ ） ８ －０
Ｏｎ ａ ｉｓ ｉｍ ｉ ｄ ｏ ｓ ｌｄ ｔｏ ｅ ｉｎ ｆ ｒ ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ｆｓ 】 ｅ ｒ ｓｄ ｎ ａ ｒ ｇ ａ ｎｔ－ｅｓ ｃ ａ ｎ ｃ ｎ ｏｉ ａｉ ｎ ｄ ｓｇ ｏ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ｎ ｏ Ｉ【 ｅ ｉ ｅ ｔ ｌｐ ｏ ｒ ｍ ｉ Ｄｎ ｉ
抗拔桩承载能力影响因素与群桩变形规律试验研究
抗拔桩承载能力影响因素与群桩变形规律试验研究李浩然;王鑫磊;张岩;方宏进【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2024(41)3【摘要】利用自主研发的桩基室内抗拔测试装置,结合数值模拟技术对抗拔桩的承载破坏过程及影响因素、群桩的协同工作特征展开了深入研究。
结果表明:抗拔桩的承载破坏经历4个阶段,承载初期,桩顶侧摩阻力最先发挥作用,桩顶土体发生塑性破坏;随上拔荷载不断增大,桩体产生相对位移,桩周土体由于桩身侧摩阻力产生塑性破坏;当桩身轴力自桩顶传递至桩底时,桩身底端产生抗拔“吸附力”,并伴随局部土体塑性破坏;随着桩周土体塑性区的拓展、连通,抗拔桩承载能力达到极限;桩身长径比、桩-土界面摩擦因数、桩侧土体压力与其承载极限呈正相关关系,其中桩身长径比对桩端“吸附力”具有重要影响;群桩抗拔过程中,角桩侧摩阻力发挥最充分,桩身位移量最小,极限承载力最大,中心桩桩身位移最大,极限承载力最低;距径比影响抗拔桩的群桩效应,当距径比从2增大至8时,桩身侧摩阻力提高30%,将距径比8作为群桩工程的推荐值,6~10作为群桩距径比的推荐范围。
【总页数】9页(P169-177)【作者】李浩然;王鑫磊;张岩;方宏进【作者单位】石家庄铁道大学大型基础设施性能与安全省部共建协同创新中心;石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院;石家庄铁道大学土木工程学院;国能朔黄铁路发展有限责任公司科学技术委员会办公室【正文语种】中文【中图分类】TU473【相关文献】1.支盘桩群桩抗拔承载性状试验研究2.沉桩挤土对预制抗拔桩承载力影响的模型试验研究3.扩底抗拔桩承载变形特性模型试验研究4.扩底抗拔桩动态变形全过程承载特性模型试验研究5.桩间距对混凝土扩盘桩双桩抗拔承载性能试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
DX桩群桩承载性状的数值分析
扩盘 中间位 置处 ， 且随着桩 间距 的增 大而减小 。
［ 关键词 ］ Ｄ Ｘ桩 ； 群桩 ； 降 ； 沉 数值分析 ［ 中图分类号 ］ Ｔ ４ ３ ［ Ｕ ７ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］ １０ ０ ９—１４ （０ ２ ０ ０ ５ — ９ ７ ２ ２ １ ） １— ０ １ ０
北 京交 通大 学唐 业清 ¨ 武汉 水 利 电力 大学 吴 引、
同等直径 的直孔桩的桩承载力要大 ， 而且在承受相 同荷载时的沉降相对于同等直径的直孔桩要小。但
是 在荷 载作 用下 ， 由扩 盘 造 成 的其 上方 一 段 桩 长 内
兴龙等人 、 杨志龙 和顾晓鲁等人＿ 、 １ 清华大学陈
载传递规律和侧阻力与端阻力的分配及发展规律。 机械 工业第 三勘 察 设 计 研 究 院鲍 生谋 等 人 ＿＿ ３’ ０
对Ｄ Ｘ桩 在竖 向荷 载 下 的破 坏 机 理 进 行 了分 析 ， 分
析认为 Ｄ Ｘ桩在竖 向荷载作用下 ， 表现 出端承桩受 力特 征， 变形 曲线 为缓 变型 ， 且成 台阶状 突变 ； Ｘ Ｄ 桩 的破坏 形式 主要 为 ： 承力 盘 问土 体 承 载力 达 到极 限状态 ， 从而出现土体剪切破坏 和因桩端持力层的
Ｄ Ｘ桩群桩承载性状 的数值分析
张清林 ，陈立宏
（． １ 中国建筑股份有限公司技术中心 ， 北京 １ １０ ； ． ０ ３０ ２ 北京 交通 大学土木建筑工程学院 ， 北京 １０４ ） ０ ０４
桩基质量检测内容
桩基质量检测内容基桩的承载力和完整性检测是基桩质量检测中的两项重要内容，按其完成设计与施工质量验收规范所规定的具体检测项目的方式，宏观上可以分为三种检测方法：一、直接法：顾名思义，即通过现场原型试验直接获得检测项目结果或为施工验收提供依据的检测方法。
在桩身完整性检测方面主要是钻孔取芯法，即直接从桩身混凝土中钻取芯样，以测定桩身混凝土的质量和强度，检查桩底沉渣和持力层情况，并测定桩长。
承载力检测包括了单桩竖向抗压（拔）静载试验和单桩水平静载试验，前者用来确定单桩竖向抗压（拔）极限承载力，判定工程桩竖向抗压（拔）承载力是否满足设计要求，同时可以在桩身或桩底埋设测量应力（应变）传感器，以测定桩侧、桩端阻力，也可以通过埋设位移测量杆，测定桩身各截面位移量；后者除用来确定单桩水平临界和极限承载力、判定工程桩水平承载力是否满足设计要求外，还主要用于浅层地基土水平抗力系数的比例系数确实定，以便分析工程桩在水平荷载作用下的受力特性；当桩身埋设有应变测量传感器时，也可测量相应荷载作用下的桩身应力，并由此计算桩身弯矩；二、半直接法：是指在现场原型试验根底上，同时基于一些理论假设和工程实践经验并加以综合分析才能最终获得检测项目结果的检测方法。
主要包括以下三种：①低应变法。
在桩顶面实施低能量的瞬态或稳态激振,使桩在弹性范围内做弹性振动，并由此产生应力波的纵向传播，同时利用波动和振动理论对桩身的完整性做出评价的一种检测方法，主要包括反射波法、机械阻抗法、水电效应法等等，其中反射波法物理意义明确、测试设备轻便简单、检测速度快、成本低，是基桩质量（完整性）普查的良好手段。
②高应变法。
通过在桩顶实施重锤敲击，使桩产生的动位移量级接近常规静载试桩的沉降量级，以便使桩周岩土阻力充分发挥，通过测量和计算判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求及对桩身完整性做出评价的一种检测方法，主要包括锤击贯入试桩法、波动方程法和静动法等等，其中波动方程法是我国目前常用的高应变检测方法。
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随着港口建设事业的发展 ,外海开敞式码头和海上采油平台的不断兴建 ,水平荷载成为其控 制荷载。过去一般通过设置叉桩或半叉桩来承受水平荷载。工程实践表明 ,打斜桩的施工费用 比打直桩的要高出 20 %～22 % ,且桩的抗弯性能也得不到充分发挥。目前 ,国内外对横向承载桩 群的研究资料甚少 ,而工程建设的需要使得对横向承载桩工作性状的研究日趋迫切。由于群桩 的原型试验不仅比单桩困难很多 ,而且所需费用非常高。为了研究在单向循环荷载作用下 ,横向 承载桩 (群) 工作性状、破坏机理、群桩效应、水平力在各桩中的分配规律、桩的 P - Y 曲线等 ,结 合修订《高桩码头》规范 ,我们进行了模拟试验 ,在此基础上进行了分析研究。试验条件 :模型桩 为直径 60mm ,壁厚 317mm ,长 3m(其中入土深度 211m) 的铝合金管 ,弹性模量为 7MPa ,模型土为 中细砂 ,比重 2618kN/ m3 ,重度 18kN/ m3 ,内摩擦角 36°,含水量 5 % ,砂土处于中密偏松状态。加 载方式 :侧向常规循环加载 (每级荷载循环 5 次) ,侧向多次循环加载 (每级荷载循环 50 次) 。
的重迭 ,使桩间土体受到扰动 ,其影响范围随桩距的加大而减小 。由试验分析可知 , 群桩水平
承载力和群桩中“后桩”的 P - Y 曲线 , 随桩距的减小而降低 。当桩距大于 8 倍桩径时 , 接近
于单桩 ,见图 1 ,2 。
桩与桩的相互影响 ,主要通过土介质传递 , 表现为桩侧土反力系数的降低 。桩距愈小 , 桩
(2)
式中 φ( n) 为加载方式影响系数 ,对常规试验φ( n) = 0 ,对单向多循环试验 ,单桩 φ( n) = 01115 ,双
桩 φ( n) = 01062 ,对双向多循环试验 ,φ( n) = 01198e - 015 n ( n 为桩数) 。ηm ,ηm - 1为第 m 根桩前或第
m - 1 根桩前的各桩平均效]计算。
40
岩 土 工 程 学 报
1996 年
体降低较少 ,试验表明 :在每级荷载下 ,随着循环次数的增加 ,水平位移都有所增加。在小荷载作
用下 ,位移增量较小 ,而在较大荷载下 ,位移增量较大。尤其是最初的 10 次循环中 ,位移增量尤
其明显。位移量随循环次数的增加而增加 ,但位移增量相对减小 ,当循环次数达到 40～50 次时 ,
3 横向荷载在群桩中的分配
横向荷载在群桩中如何分配 ,是工程设计中的实际问题 。由于横向承载桩受承台 、桩 、土
相互作用的影响而变得比较复杂 。加之原型试验资料有限 , 对其工作性状和破坏机理尚不很
清楚 ,有关计算方法不够完善 。本文从试验入手 , 进行有关分析 , 提出横向承载桩排中各桩的
承载力的计算方法 。正如前述 ,排桩或荷载作用方向的桩列中的各桩横向承载力是不均匀分
文 摘 本文在调查研究和模型试验的基础上 ,对群桩的工作性状与破坏机理 、单桩与群桩的应 力应变关系进行分析研究 。提出了群桩承载力分配不均匀的效率系数公式和把排桩中“后桩”修 正为单桩计算的土反力折减系数公式 ,并得到工程实例的验证 。 关键词 多循环 ,加载方式 ,承载力效率系数 ,土反力折减系数 。
第 18 卷 第 6 期 1996 年 11 月
岩 土 工 程 学 报
Chinese Journal of Geotechnical Engineering
Vol. 18 No. 6 Nov. , 1996
横向承载群桩性状及承载力研究
谢 耀 峰
(南京交通高等专科学校 ,210018)
配的 。排桩中 ,在荷载方向的前面第一根桩 (即前桩) 的性状与单桩接近 。现定义排桩中各桩
承载力效率系数为排桩中各桩承载力与常规试验单桩承载力之比 。在荷载作用方向第 m 根
桩的承载力效率系数ηm 可按下式计算 :
η1 = 1 - φ( n)
ηm = [ 1 - φ( n) ] [ m ·果η表m2( m - 1)ηm - 1 ] ( m ≥2)
夯实 ,以提高桩侧地基土的水平反力系数 。 (2) 对泥面以下 1 D 之内浇注素混凝土于桩身周围 (套圈) 。桩基受荷时 , 套圈这种混凝土
地坪将与桩基共同作用而分担一部分横向荷载 。 试验结果表明 ,对桩基采取的这些工程措施 ,确能提高桩的横向承载力 。如套圈可使桩的
临界承载力提高 40 % ,极限承载力提高 30 % ,研究结果与文献[1 ]的结果相近 。 218 试验中的桩土特性
2 工作性状
211 受荷方式的影响 在实际工程中 ,桩的受力常常是多种多样的 。一般说来 , 桩在承受横向荷载的同时 , 也承
受垂直荷载 。垂直荷载对桩顶横向承载力的影响 , 主要取决于横向荷载下桩的破坏机理 。对 于桩身强度较高的钢管桩 、预应力钢筋混凝土桩而言 ,由于这类桩在横向荷载作用下的承载能 力往往是由桩的水平位移来控制 ,因而垂直荷载对这类桩的影响一般可以忽略 。而对于桩的 横向承载力以桩身强度进行控制的低标号桩 ,如配筋率较低的灌注桩 ,垂直荷载的影响比较明 显 。此时桩由纯弯状态变为压弯状态 。垂直压载产生的压应力可以抵消很大一部分桩身受弯 的拉应力 ,从而使横向承载力得以提高 ,对于低桩台 ,一般可以提高 20 %～40 %左右 。 212 循环方式的影响
在桩土体系中 ,水平荷载在开始时主要由靠近地表面的土承担 。荷载较小时 ,地基土处于 弹性压缩阶段 ,压力从桩上部传递到较深的土中 。再继续加载 , 土产生塑性屈服 , 且它还将所 受到的荷载传递到更大的深度 。由于桩的刚度影响着桩的挠度 , 因而桩的刚度也成为桩侧向 承载力的一个主要因素 。
桩在土中的刚度 ,已不是桩在无介质情况下的刚度 , 而是在特定荷载大小和比值及桩 、土 的物理 、几何特征下 ,反映桩 - 土共同作用的一个综合刚度[2 ] 。
响也是很小的[1 ]) ,桩前的土体处于半无限体状态 , 与单桩所处的状态相近 , 其分配的水平力
最大 ,且与单桩承载力相近 ,见图 3 。试验结果表明 :前后桩距愈小 , 后桩土反力系数因相互影
响而降低就愈大 ,水平力分配的不均匀性就愈明显 , 见图 2 , 3 , 4 。当桩距由小变大时 , 后桩的
谢耀峰 1 横向承载群桩性状及承载力研究
41
置和位移零点的位置下移 , 见表 1 。土 表 1 位移零点
的塑性区向深层发展 , 能充分发展深层 土的抗力 , 从而提高了桩顶固接群桩的 水平承载力 , 减小了水平位移 。模型试 验表明 ,桩泥面处位移为 5mm 与 10mm 时的承载力分别提高为 42 %与 25 % 。
ηm = 1 - 5 [ 1 - (016 - 0125 k) d (013 +012 k) ] (1 - m - 0122)
(3)
式中 k 为桩头固接度 , 桩顶完全嵌固 , k = 1 , 桩顶自由时 k = 0 ; d 为桩间距与桩径之比 , 即
S / D 。用 m 与 ( m - 1) 分别代入式 (3) 中的 m ,即可得ηm 与ηm - 1
在循环荷载作用下 ,当荷载较小 ,桩前土体处于弹性范围时 ,循环对桩土的影响可以忽略 。 当荷载较大 , 土开始产生塑性变形时 , 其影响便不容忽略 。群桩的桩间土受到的扰动较单桩
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岩 土 工 程 学 报
1996 年
大 ,土抗力降低较多 。各级荷载下 ,最大位移往往发生在施加循环的前 10 次 ,水平位移增量均 随着循环次数的增加而减小 ,最大弯矩位置下移 ,但桩身弯矩仍有所增加 。由于试验用砂的状 态 ,处于中密偏松 ,当受到扰动后 ,又以更加密实的形式排列 , 表现为硬化特征 , 侧向土压力相 对得到提高 ,桩的侧向位移相对减少 。试验结束时 ,泥面处桩前部留下的砂坑亦可表明桩前土 体的密度已得到提高 。
位移趋于稳定。常规试验仅循环 5 次 ,单向多循环试验为 50 次 ,两者比较 ,常规试验得出的横向
荷载特征值和地基土反力系数偏高 ,而单向多循环试验使桩周土体受到扰动较大 ,土抗力降低较
多。常规试验与单向多循环试验得出的屈服荷载和极限荷载比较 , 对单桩分别高 1115 %与
1215 % ,对双桩分别高 612 %与 811 %。桩在单向多循环与常规循环下的承载力有如下关系 :
数愈多 ,桩与桩的相互干涉影响愈显著 ,沿荷载方向的影响远大于垂直荷载方向的影响 。
图 1 不同桩距对双桩承载力的影响 图 2 桩距对 P - Y 曲线的影响
214 桩在泥面下深度的影响 由桩身的变形产生土的反力 ,群桩中各桩的土反力 , 前后桩相差较大 , 并发生在泥面下的
浅土层 。前桩的浅层 P - Y 曲线较后桩的要大 , 其受后桩的影响极小 , 与单桩的相近 。这主 要是由于桩的变形和群桩之间土体的塑性区的交叉重迭主要在桩入土的上部发生 。根据分 析 ,群桩泥面以下 ,桩土应力应变互有影响的范围为 x < 10 D ( D 为桩径) 。前桩之前的土体处 于半无限体状态 ,与单桩所处的状态相似 ,故其所受到的侧土抗力接近于单桩 , 而后桩由于其 桩前土体破裂面交叉而导致土棱体的松弛 ,桩所受到的侧土抗力减小 ,使后桩承载力降低 。 215 桩顶嵌固的影响
极限荷载时
最大弯矩 (N·m) 最大弯矩位置 (cm)
位移零点 (cm)
单桩 752198
24 70
双桩
( 铰) ( S = 4 d)
双桩
( 固) ( S = 4 d)
712188 25 68
68153 28 69
790100 24 70
531606 37 82
216 排桩中各桩受力的不均匀性
根据桩身内力的实测结果分析 ,水平力在桩群中的分配是不均匀的 。这是由于桩土间的