文献综述-桩基工程

1.问题的提出
国内外的实践表明，桩基是近海工程、港口工程、桥梁工程应用最广泛的一种结构形式。

桩基不仅要承受轴向荷载还要承受水平荷载，由于桩基结构的特殊性而产生许多值得研究的问题，如桩的水平变位与土反力的非线性性质给结构分析带来的复杂性。

对于水平静荷载及循环荷载，p-y曲线法是一种能较好地反映桩基非线性变形特性的方法。

p-y曲线法应用的关键是选取合理的p-y曲线线型以及合理的计算参数。

关于p-y曲线的确定最好的方法是现场实测，p-y曲线公式中的参数是和当地地质资料情况密切相关的，规范中建议使用的Matloek p-y曲线法计算公式并不一定适用于所有地区。

国内外有关规范推荐的p-y曲线均需用到土工参数三轴不排水抗剪强度和三轴不排水压缩试验中最大主应力差一半时的应变值，而获得这两个参数需要进行比较复杂且费用较高的土工三轴试验，限制了p-y曲线法的广泛应用。

对于p-y曲线法的这一不足，现阶段的研究更多的与其他方法相结合（如有限元法，室内模型试验的方法和其他数值分析的方法）来进行求解。

2.研究现状
陈菊香[1]等人通过结合p-y曲线和有限元的方法，探讨了多层地基中水平承载桩非线性受力特性，该方法假定桩间土对桩单元的水平抗力按线性分布,引入线性插值函数模拟单元约束反力,导出了桩-土相互作用的P-Y曲线非线性有限元计算模型,利用直接迭代算法进行编程求解。

该方法中关于土抗力模量沿深度分布的假定借用了m 法中的假定，即土对桩的反力为一梯形线性分布。

燕斌[2]等人采用了类似的方法，在桥梁桩基础计算中他采用FB—Multipier建模分析，桩基础用非线性梁单元模拟，承台用弹性板单元模拟，土体用离散的p-y（土体水平抗力）、t-z（桩侧土体的竖向摩阻力）和q-z（桩底土体的支承作用）弹簧模拟，通过考虑土体非线性程度的不同对规范中给出m值进行迭代修正后，m法与p-y曲线法可得出相近的结果。

苏静波[3]等人从Newmark方法弹簧支座的概念出发，建立了桩土相互作用体系的接触非线性有限元分析模型，采用复合地基反力法的p-y曲线公式，推导了作用于桩上的非线性弹簧弹性系数的计算公式，基于marc有限元软件编制了相应的计算程序，结合试桩资料的计算结果验证提出方法是合理可行的。

孙冬梅[4]采用了空间三维有限元—接触面单元—无限元耦合数值模型对桩的水平承载性状进行模拟。

土体采用Duncan—Chang模型，并对其进行了改进，加入加卸载模型使其适于水平荷载下桩基性状的分析。

研究了土的摩擦角、粘聚力、重度和桩径对大直径单
桩的p-y曲线性状的影响，并总结出适合大直径桩的p-y曲线线型。

洪勇[5]等人利用有限元程序ANSYS对桩土相互作用体系进行了三维有限元数值模拟，分析了土体是否考虑弹塑性、桩土之间是否考虑接触面等因素对单桩横向响应的影响。

研究发现在相同水平荷载作用下，考虑地基土的弹塑性和桩土接触界面单元时，单桩的横向响应远大子弹性地基条件下单桩的横向响应，即非线性因素的影响是不可忽略的。

陈张林[6]等认为规范推荐的p-y曲线法公式是根据Madock的试验所得出，应用到本地计算与实际值有较大差距，他们通过进行抗水平力桩的现场试验得到了本地p-y曲线的相关参数，试验结果与规范中的m法和p-y曲线法的结果都相差较大，通过曲线拟合得到了本地的p-y曲线计算公式。

胡春林、胡胜刚[7]结合工程实例，分析了软粘土的p-y曲线，确定了以线弹性地基梁为理论依据的张氏法、c法、m法、k法和以非线性弹性地基梁为理论依据p-y曲线法的地基土比例系数的取值，用有限差分法及数学迭代法求解基桩挠曲微分方程，对计算结果进行分析和比较。

对这些方法提出了使用范围的建议，并强调了p-y曲线法适用范围广，计算结果与实际测量更为相符。

周礼军[8]通过大量的模型试验实测数据进行统计分析，运用正交筛选函数的方法对实测弯矩进行拟合，建立试桩试验的p-y曲线。

提出了用一组容易获得的土工参数建立p-y曲线经验公式。

3.总结
目前，p-y曲线法是国内外分析侧向受荷单桩应用最广泛的方法。

国内外在侧向受荷群桩的设计过程中，一般都要进行侧向受荷单桩的现场载荷试验来确定单桩的p-y曲线和桩前土体的极限抗力分布，再根据单桩的p-y曲线和桩头荷载得出单桩受力变形特性。

p-y曲线法不仅能综合反映桩周土的非线性、桩的刚度和外荷载作用性质等特点，还能进行弹性分析、弹塑性分析；既可用于静载，也可用于循环荷载和动载，适用于各种类型的地基。

然而，p-y曲线法仍有一些缺陷：沿桩身的每条p-y曲线都是独立的，因此仍然不能很好的反应土体连续性；要得到合适的p-y曲线，只能通过现场荷载试验或者采用标准的曲线形式，但这些标准形式的曲线只适合于特定的土体类型，对于不同的土体，还需要做修改。

如何基于p-y曲线结合其他的理论方法来进行研究将成为我们今后工作的重点，比如运用有限元模型对桩土的相互作用进行数值分析、通过对比数学模型和物理模型试验的结果进行比较等等，提出更加方便、适用范围广、可操作性强的计算方法或模式。