一种根据Q-S曲线辅助分析桩身极限摩阻的方法

曲线 中／值 并不 简单 等价 于对 应 荷 载 或对 应 沉 降 时 的
桩 身 实际单 位极 限摩 阻值 。
Ａ ｗ ｅ ｈ ｄ ｏ ｓｓｅ ａ ｙ ｉ ｆｔ ｅ Ｕｌｉ ａ ｅ Ｓ ｆ ｓｓａ ｃ Ｎｅ Ｍ ｔ ｏ ｆＡｓｉｔ ｄ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ｔ ｍ ｔ ｈａ ｔＲｅ ｉｔ ｎ ｅ
２ Ｈ ｎ ｓｕ Ｃ ｎｔ ｃｉ ｕ ｌｙＳ ｐｒｉ ｏ ｔ ｉ ， ｅ ｓｕ ０ ３０ Ｃ ｉａ ． ｅ ｇｈ ｉ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎＱ ａ ｔ ｕ ｅｖ ｉ Ｓａ ｏ Ｈ ｎｈ ｉ ５ ０ ０， ｈｎ ） ｒ ｏ ｉ ｓ ｎ ｔｎ Ａｂｔａ ｔＴ ｅｃｍｍ ｎｐａｔ ｅ ｗ ｉ ｅ ｒ ｉｅ ｅｕｔ ａ ａ ｅｉ ａ ｃ ｆ ｉ ｃｏｄｎ ｅＱ ＳＣＩｅ ｓｒｃ ：ｈ ｏ ｏ ｒｃ ｃ ， ｈｃ ｄｔ ｍ ｎ ｓｔ ｌｍ ｔ ｓ ｆｒｓ ｔ ｅｏ ｌ ａｃ ｒｉｇｔ ｔ － ｕ ， ｉ ｈ ｅ ｈ ｉ ｅ ｈ ｔ ｓｎ ｐｅ ｏｈ Ｖ
对应于单桩极限摩阻力时的桩顶沉降量 ， 本例 中
１ ． ８ｍｍ ， ２ １２ Ｓ
，
：
。 －
９ ８ Ｔ， ３ ． ６ ｍｌ Ｓ Ｉ
，
＝
８８ Ｉ。通过． Ｓ曲 ．３Ｉ Ｉ Ｔ １ Ｔ 厂 ＿
ｌ０ ７
城
市
勘
测
２ １ 年 ８月 ０１
线特 征还可清 晰地观察 到侧 阻的软化 现象 ， 即桩 身摩 阻 达到极 限状态 时 ， 随着 位 移 的增 大 ， 阻将 发 生衰 减 的 侧
摘
要： 根据 ｐ一 ５曲线特征确定桩身极 限摩 阻通 常 最准确的做 法 为应 力测 试法 ， 但造 价较 高 ， 难以在 实践 中推广 应
用。本 文根 据加 荷过 程 中桩身的应力特征进行 了等效理论 分析 ， 推导 出了根据 Ｑ Ｓ曲线数 据分析桩 身极限摩 阻的公 —
式， 通过 ｆＱ曲线 最大值 点可以定量给 出桩 身极 限摩 阻值和桩 身等效单位摩 阻值 ， 另根据 ｓ曲线特征还 可给 出对应
图 ４ － 曲线 ｆ Ｑ
显然 ， 当桩身 摩 阻达 到极 限状态 时 ， 等 效摩 阻值 其
满 足式 （ ） ６ 的关 系 ， 据式 （ ） 分别构 造 出ｆ Ｑ及 产 根 ６可 － ｓ曲线 。为 了从 ｆ Ｑ或 ｆ ｓ的曲 线特 征 点 中识 别 出桩 － －
身极 限摩 阻 的位 置 ， 进 一 步 了 解 桩 身摩 阻 达 到 极 限 需 状 态时 的 主要 特 征 。根 据桩 身应 力 观 测 结 果 ， 当桩 身 摩 阻达 到极 限状 态时 ， 会有 两种 特征 反应 。其 一 ， 当桩
形式承担 ， 区别于实际的桩身摩阻， 将该方法计算的桩 身摩阻称为等效摩阻或视摩阻 ， 即：
：
ｒ鲁
图 １ 计算用简图
△Ｂ
：
＂ （ 一 。 ｒ Ｌ＋ Ｌ） ｒ ｄ １
（） ４
：
＿＿ｉ Ｑ Ｑ￣ ｉ ＋ ＿
（） ５
在非极限荷载 Ｑ 作用下 ， 设桩 （ 桩长 『 ，深度桩 ＪＪ ）．
获 得 的 载 荷 试 验 Ｑ— 曲线 如 图 ３所 示 。 已 知 ｄ＝ Ｓ １０ｍ， 桩 身实 际 标 定 Ｅ： ． × ０ＭＰ ， 据 三根 试 ． 经 ２８ １ ａ 根
桩 的 Ｑ Ｓ曲线 分别 构 造 用 于 辅 助 分 析 的 ｆ Ｑ、 ５曲 － － 线 ， 算结 果如 图 ４ 图 ５所示 。 计 、
象， 表现在 产５曲线上 ， 最大值对应 的位移为极限摩阻 时的位移。根据这两个典型的特征反应可在． Ｑ及 ． 厂 ＿ 厂
一
ｓ曲线 上很 方 便 地识 别 出桩 身 极 限 摩 阻 及 其 对 应 的
位移。
图 ５ ｆ ｓ曲线 －
３ 应 用 示 例
某工程试桩长 ５ Ｉ ２１， Ｔ 桩径 １０Ｉ， ． ｌ ｌ 设计强度 Ｃ ０ ３，
ｉ ｅ ｍｅｒｃ ｇ ａ ｈｉ ｏｕｔ ｎ．Ｔｈ ｒｐｈ ｃ ｓ ｌ ｔ ｎ ｉ ｉ ｌ ｂ ｈ ｈ ｏｙ ｉ ｏ ｌａ ｎｄ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓｖ ｒ ｒｍ ｒ ｏ ｓ ｇ ｏ ｔｉ ｒ ｐ ｃ ｓ ｌ ｉ ｏ ｅ ｇ ａ ｉ ｏ ｕ ｏ ｓｓｍｐ ｅ， ｕｔｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓｎ ｔｃ ｅ ｒ ａ ｈ ｅ ｕ ｔ ａ ｆｏ ｐｅ ｓ ｎ ｉ ｙ
ｔ ｅ ｓ ｎ，Ｏ ｉ ｉ ｄ ｆ ｃ ｈ ｔ ｒ ｍｏｅ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｉ ｒ ｃｉ ｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｈ ｔ ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ｓａ ｏ ｎ ｉ ，ｈ ａ ｅ ｏ ｐ ｒｏ Ｓ ｔ ｓ ｉ ｉ ｕ ｏｐ ｏ ｔ ｐ ｌ ｔ ｐ ａ ｔ ．Ａ ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｔ ｅ ｓ ｅ ｓｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｒ ｕ ｄ ｐ ｌ ｔ ｅｐ ｐ ｒ ｃ ｏ ｎ ｃ ｏ ｒ ｓｃ ｅ
＞， ＞ 等摩值表式）某 即 ， 阻为达（当级 苦 效 ５ ；
荷载 ｉ 之后桩身摩阻达到极 限状态时， 桩身轴力增量
等于荷 载 增 量 时 ， 图 ２（ ） 则 有 即 ｂ ，
此时 式 （ ） ５ 可简 化为 ：
图 ３ Ｑ ｓ曲线 —
， 即
，
１ Ｉ 十
Hale Waihona Puke ： 警 （ ６ ）
身 摩阻 达 到极 限状态 时 ， 随着桩 顶荷 载 的进 一 步 增 大 ， 桩 身摩 阻值 将不 再增 大 ， 至摩 阻值 会有 所减 小 ， 甚 即在
ｆ Ｑ 曲 线 上 ， 限 摩 阻 应 对 应 于 曲线 上 的 最 大 值 ； － 极 其
二， 当桩 身摩 阻达 到极 限状 态 时 ， 随着 桩身 位 移 的继续 增 大 ， 身 摩 阻将 出 现 下 降 （ 称 钝 化 或 软 化 ） 现 桩 也 的
一
式（） １ 变形 可得 到对 应于 Ｑ 的荷 载作 用深度 Ｌ ， ： 。 即
Ｌ＝ Ｅ 一 ｉ２Ａ （） ２
致， 即开始 出现 轴力 曲线 的平 行状 态 ， 可据 此 获得 计
在 施加 另 一荷载 （＋时 ， ） 桩身 总摩 阻增 加量 ：
新 增荷 载作 用 产 生 的 深度 增 量 为 Ｌ＋一 ，没桩 。 Ｌ，
获得 用 于辅助 分析 的 产 Ｑ ｆ ｓ曲线 ， 据 其 特征 点 可 － 根
获得桩身的极限摩阻力及其对应的桩 顶沉降值 ， 此方
法较 之采 用直 接 的应 力 测 试 方 法 而 言尽 管 较 粗 糙 ， 但
对 于宏 观上掌 握 桩 身 的摩 阻特 征 是有 所 帮助 的 ， 一 是 种定 量分 析桩 身极 限摩 阻 的可选 方法 。
于极 限摩阻的桩 顶位移量 ， 为摩擦 型桩 ｐ Ｓ曲线承载 力分析提供 了一种新 的辅助方法。 —
关键词 ：— Ｑ Ｓ曲线 ； 限 摩 阻 ； 助 分 析 极 辅
ｌ 前 言
通常情况下较精确的桩身摩阻分析需要借助桩身 应力观测 ， 但造价通常较高， 以在实践 中推广 。除此 难 之外还有根据 Ｑ Ｓ曲线 的形态特征分析桩身摩 阻的 —
根据图４中ｆ Ｑ曲线特征， － 最大值清晰可辨 ， 厂 对应
出现最大值 的荷载可确定各桩 的极限摩 阻值分别 为：
Ｑ Ｉ＝６５０ｋ Ｑ ＝９５０ｋ Ｑ ＝８ ０ Ｎ。另 ｌ。 ０ Ｎ； ２ ｕ ０ Ｎ； ３ ０ｋ ５
外， 根据图５中产 ５曲线最大值点对应 的 ｓ值 ， 可确定
２１ ０ １年 ８月
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Ａｕｇ ２ ． ０１１ Ｎｏ． ４
第 ４期 文章 编 号 ：６ ２ ８ ６ （ ０ ）４ １８ ０ １７ — ２２ ２ １ ０ — ６ — ３ Ｉ
Ｕｒ ｎ Ｇｅ ｔｃ ｉａ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｂａ ｏｅ ｈｎｃ ｌＩ ｖ ｓｉ ａｉ ＆ Ｓ ｒ ｅ ｉ ｏｎ ｕ ｖ ｙｎｇ
Ｌ ｉ
（） 小于极限摩阻时 ａ
（） 等于极限摩阻时 ｂ
图 ２ 计 算 用简 图
２分 别 为 桩 身 摩 阻 达 剑 檄 限 值 丽后 的 等 效 轴 力
简 图。 当桩顶荷 载 未 达 到极 限值 时 ， 图 ２ ａ ， 足 即 （ ）满
—
ｏ Ｓｌ—ｏ— Ｓ２ —古一 Ｓ — ３
（） ３ 当桩 身 等 效 直 径 、 弹性 模 量 等 参 数 选 取 不 当 时 ， 计算 的＿值会 有 明显变 化 ， 并不 影 响 相应 曲线 所 厂 但 特征 点 的位置 。
现象 。可见 ， 该方法用于分析桩身摩阻更加直观便利。
（ ） 于摩 阻所 占 比例 较 小 的短桩 以及 端 承性 质 ４对
算桩 身 等效摩 阻 的 简 化公 式 并 实现 相 应 的 分 析 ， 以下
介绍推 导 过程 。
身 直径 为 ｄ， 对 应 的 桩 身 侧 面积 为 ＡＢ ：， （ 一 则 ｒ Ｌ ． ｒ ＋ ｄ
十
［二］
Ｌ） 新增 荷载 主要 由该 深度 增量 范 围 内桩 体 以摩 阻 的 ，
０ ｉ ｃ ｒ ｉｇｔ ｈ Ｓ Ｃ ｒ ｅ ｆ ｌ Ａｃｏ ｄｎ ｏｔｅＱ－ ｕ ｖ Ｐ ｅ
Ｚ ｉＺ ｅ ｇ ａ ， ｈ ｎ ｕ ｎ Ｂ ｎ Ｊ ｈＹ ｎ ｈ ｈ ｎ Ｈｕ ‘ Ｚ ａ ｇ Ｇ ａ ｇ ｉ ，ｉＺ ｉ ｏ ｇ
（ ． ｅ ｅ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅｏ ｎｔ ｃｉ １ Ｈ ｂｉ ｅｅｒｈＩｓｔｔ ｆ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ＆ ｇｏｅｈ ｉａ ｉｖｓ ｇｔ ｎＣ ． Ｌｄ ｈ ｉ ｈ ａ ｇ０ ０ ３ ， ｈｎ ； ｉ ｃ ｒ ｏ ｅｔ ｎｃｌ ｎｅｔ ａ ｏ ｏ ，ｔ．Ｓ ｉａ ｕ ｎ ５ ０ Ｃ ｉａ ｃ ｉ ｉ ｊｚ Ｉ
中 图分 类 号 ：Ｕ ７ ． １ Ｔ ４３１
文 献 标 识 码 ： Ｂ
一
种根据 Ｑ Ｓ曲线辅助 分析桩 身极限 摩阻 的方法 —
郅正华 ， 张广斌 冀 智勇 ，
（ ．河 北 建 设 勘 察 研 究 院有 限公 司 ， 北 石 家 庄 １ 河 ００ ３ ； ２ ５０１ ．衡 水 市建 设 工 程 质 量 监 督 站 ， 北 衡 水 河 ００３ ） ５０ １