桩体复合地基桩、土相互作用的解析法

Analytical method for calculating pile-soil-cushion interaction of composite grounds with piles
CHI Yue-jun SHEN Wei SONG Er-xiang
( Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084 China )
沈 伟 宋二祥
土和垫层的相互作用 根据三者的协同作 与有限元计算结果对比表
(清华大学 土木工程系 北京 100084)
承载力及沉降的计算一直没有较好地考虑桩
土的荷载传递基本微分方程并给出其解答
该方法提高了计算速度 土性参数均为常规指标
简便易得 该方法还考虑了桩侧阻随侧向土压力的变化以及垫层 土体压缩模量随压力的变化 明了该解答的可行性 能够对桩土分担比以及沉降的计算提供帮助 是一种简便实用的方法 关 键 词 桩体复合地基 中图分类号 TU 473.1 解析法 承载力 文献标识码 A 沉降
Abstract: In practice, pile-soil-cushion interaction of composite grounds with piles is not well considered in bearing capacity and settlement estimation. To solve it, based on the relation among pile-soil-cushion, the differential equations of settlements of piles and soil in large-area pile groups together with their solutions are presented. Compared to the results of finite element analysis, these solutions are quite accurate. This method greatly enhances the speed of calculation. The parameters used in this method are all routine soil parameters and are easily obtained through soil test. Also, the stress dependency of both the soil-pile limit friction and the compression modulus is taken into account in the proposed method. This method is practical and applicable to calculate pile-soil stress ratio and settlement of composite grounds with piles. Key words: Composite grounds with piles; analytical method; bearing capacity; settlement
如图 3 为U 量为 Es 桩的弹性模量为 E p 长为 L 周长 厚度为 面积为 Ap 面积为 As 置换率为 m 桩间土的压缩模 垫层压缩模量为 E c
收稿日期 2001-10-12 基金项目 北京市自然科学基金项目 8982011 作者简介 池跃君, 男 1971 年生 博士研究生 从事岩土工程方面研究
第5期
池跃君等
Hale Waihona Puke Baidu
桩体复合地基桩
土相互作用的解析法
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3 所示
桩侧摩阻力与桩土相对位移关系如图 2 τu δ = Kδ δu
N p = N p + d N p + τ Ud z d Np dz = −τ U
作为桩土基本单元进行分析桩 土受力如图 1
图1
桩
土受力假定图
Fig .1 Assumption of pile-soil stress
本文假定如下 1 模型 2 桩间土沉降取该水平面上的平均值 桩 土间错动为桩体沉降与土沉降平均值之差 土体为弹性体 垫层符合 Winkler 地基
２ 理论假设
取大面积群桩复合地基中单桩及所附属的土
(3)
表达式为 δ δu 时 τ = (1) (2) dW p = − 5 由式 (4)
δ >δu 时
τ =τu
桩单元产生的弹性压缩为 Np Ap Ep dz
式中 δ 为桩与桩侧土的相对位移 δ u 为土刚刚达 到 τ u 时的相对位移值 τ 为桩侧摩阻力 τ u 为桩 侧摩阻力极限值 τ u = c + σ tan φ τ K = u 为τ δu
第 23 卷第 5 期 2002 年 10 月
文章编号 1000 7598 (2002) 05 0546 05
岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics
Vol.23 No.5 Oct. 2002
桩体复合地基桩
池跃君
摘 要 桩体复合地基的设计中 用 推导出大面积群桩中桩
土相互作用的解析法
1 前 言
刚度较大的桩体 如素混凝土桩 CFG 桩 复合地基设计中有两个需要解决的问题 一是桩 土分担比的计算 二是考虑桩上下刺入时的沉降 计算问题 目前这两者都没有得到较好的解决 傅景辉 宋二祥[1]基于桩土沉降及垫层之间的相互 关系导出了桩土分担的解析解 为上述问题的解 决提供了思路 本文根据桩 土和垫层的协同作 用 推导出大面积群桩中桩 土的荷载传递基本 微分方程并给出其解答 以期对上述问题的解决 带来帮助 文中考虑了桩侧阻随侧向土压力的变 化以及垫层 土体模量随压力的变化 还考虑了 深度的影响
4 , 5
"
有 d 2W p dz
2
δ 关系曲线初始段斜率
Wp =
=
U τ = β pτ Ap E p U Ap E p
(6)
其中 同理 对桩间土有 Ws =
图 ２ － ä 关系 Fig .2 relation of - ä
"
βp =
(7)
d Ws dz
2
2
= −β sτ
(8)
其中
βs =
2 基本解答的推导