基于Hewelett土拱理论桩网复合地基桩土荷载比计算分析

基于Hewelett土拱理论的桩网复合地基桩土荷载比计算分析必将在桩之间的加筋网垫上部的土体形成土拱。

土拱效应使作用在加筋垫层上的平均应力小于作用在桩帽上的平均应力，出现应力集中和重分配。

因此，土拱效应是研究桩网复合地基承载机理非常重要一方面。

2. 土拱效应和土拱模型
土拱效应的实质就是由于桩土刚度差异而导致的荷载转移应力
重分布现象。

terzaghi基于著名的trapdoor试验，建立了平面土拱效应计算模型。

目前国内外土拱效应模型除了tezaghi土拱模型，主要有marston管路土拱模型、carlsson楔形土拱模型以及hewlett&randolph半球形土拱模型。

其中hewlett&randolph半球形土拱模型运用最为普遍。

hewlett和randolph 用室内模型试验验证了土拱的存在，并基于弹塑性理论和极限状态分析了三维土拱效应，他们将路堤中的土拱理想化为半球壳形，认为球形土拱拱顶或者平面土拱拱脚的土单元体会达到极限状态，得出了桩所承担的荷载比，并采用两者较小的桩荷载分担比。

w.j.hewlett和m.f.randolph先将土拱当成平面问题研究，如图3所示，土拱产生在相邻两桩帽顶部，为一半圆环，其外拱半径，内拱半径，为桩帽宽度，外拱压应力，内拱压应力，拱内径向应力，切向应力，拱底竖向应力。

3. 工程实例计算分析
对一工程实例采用hewlett土拱理论，对桩土荷载比进行计算。

桩帽尺寸1.6m，填土厚度2.5m时，桩间距由2.5增加到3.0m时，桩的荷载分担比为由0.806降低0.638，减小20.8%；填土厚度为3.0m时，桩间距由2.5增加到3.0m，桩的荷载分担比由0.838降低至0.694，减小17.18%。

桩帽尺寸1.8m，填土厚度2.5m，桩间距由2.5增加3.0m时，桩的荷载分担比由0.806降低至0.638，减小幅度为17.67%；填土厚度为3.0m时，桩的荷载分担比由0.838降低至0.694。

桩帽尺寸大的，其桩的荷载比随桩间距减小相对减少较小，且填土厚度大，荷载比减小程度越小。

说明在较大的桩帽尺寸下，填土厚度较大的情况下，其荷载分担比随桩距的变化不那么显著。

4. 结论
本文基于hewlett土拱理论和桩土荷载比公式，计算不同桩帽尺寸下，不同填土高度以及不同桩间距下桩的的荷载分担比。

在桩帽加大，填土高度较高的情况下，桩的荷载分担比随间距变化幅度会减小。

根据hewlett理论，取两者之间的小值作为荷载分担比，本次计算中均大于，即均为的值。

下一步建议做原位监测，进一步验证本计算方法。

参考文献：
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hewlett 算法[j]. 岩石力学与工程学报. 2007（06）.
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