群桩承载力分析

群桩承载力分析

摘要：本文主要是根据前人对群桩效应的研究，归纳总结出横竖向作用力下群桩的承载力特性，展示了现有研究方法的优势与不足，并指出群桩研究今后的发展方向和展望。

关键词：群桩横竖向作用力群桩效应系数

桩基础凭借着其承载力高、受力合理、安全可靠的优点，在基础工程中得到了广泛地应用。鉴于此，对桩基础承载力的研究显得尤为必要。本文通过总结前人对群桩的破坏机理的试验和理论研究，分析群桩效应的影响因素，指出横竖向作用力下群桩效应系数的计算方法，这样既可以清晰罗列出已有研究成果，也可以分析有横竖向力共同作用的群桩承载力，而不是单一的对只受横向或者竖向力的桩群的研究。

1群桩效应的影响因素

制约群桩效应的主要因素,一是群桩自身的几何特征,包括承台的设置方式、桩距、桩长及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数;二是桩侧与桩端的土性、土层分布和成桩工艺。具体来说，有以下几点：

土质，一般说来，土的内摩擦角较小时，土中应力扩散角也相应较小。土中应力在纵向上的影响加剧，而在横向上的影响则减弱。但试验表明，土的类型和密度与群桩效应系数无明显关系。

桩距、桩数的影响，随着桩距的增加群桩效应的影响在减弱，美国《钻孔桩基础设计与施工规范》以及德国《大口径钻孔灌注桩规范》都规定，当沿荷载方向的桩距大于8D时，不考虑群桩效应。群桩效应还受到桩数的影响，桩数越多,群桩沉降越大,其沉降增幅也越大;桩数越少,其沉降越小。

桩身位移的影响，以前学者们认为群桩效应受到入土深度的影响，桩间土体松动，产生较大的群桩效应；在地基的深层，虽然荷载较大，但是由外荷载引起的变形较小，产生较小的群桩效应。尤其埋深在大于10倍的桩径以上，在工程上往往可以忽略。

伴随着桩长的增加，群桩中桩与桩之间的相互影响越来越严重，群桩效应也就得到相应地加强，群桩中基桩的极限承载力下降。

桩顶边界条件的影响，由于试验数据的局限性，还不可能评估桩顶的约束条件的影响，研究得很不够。

2群桩效应系数计算方法

大多数的工程实际中，往往是群桩和承台共同承担水平荷载。对此，研究群桩问题需首先应回答如下两个问题:(1)确定桩一土相互作用对群桩工作影响的折减系数，(2)上部结构传来的荷载如何在各桩中分配。过去几十年的发展，群桩的分析方法主要为:

（1）p一y折减系数法：P一y折减系数法这种方法包括p一因子法和群桩效应系数法，通过对单桩p一y曲线法考虑一个经验修正系数得到的。

（2）弹性理论法：类似于单桩的弹性法，但研究群桩时，研究对象为三维、线性弹性连续体，还需将桩一土相互作用的弹性影响系数考虑进去，这些系数反映由于群桩中相邻桩移动导致桩自身水平位移和转角的变化。

（3）混合方法：它是一种非线性p一y曲线法和弹性理论方法相结合的方法，利用p一y曲线法模拟每根桩周围由于“遮蔽效应”引起的土位移变化部分，利用弹性理论法近似桩一土相互作用效应。

（4）有限元法：有限元法的适用范围相当大，对桩、承台、土、甚至上部结构，可分别采用不同的本构模型模拟。群桩程序中用三维的两节点的梁单元模拟桩，9节点的壳单元模拟承台。桩一土相互作用面常用界面单元来模拟。众多有限元分析中，有各种各样土的应力一应变关系模拟方法。

3小结

本文通过对群桩效应承载力的分析总结，可以看出，计算群桩效率的方法越来越精确，但都存在问题，还需进一步研究，特别是水平荷载作用下的承载力分析。在计算机高速发展的时代，有限元法有绝对的优势，但前面的理论是基础。刚度相同的单多桩比较，群桩在地震和撞裂破坏后都有应力重分布，较单桩更有优势，故值得进一步研究。

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