PHC管桩群桩荷载传递机理及承载力分析
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荷 载 的变 化 、 群 桩 的破 坏 模 式 等 。 群 桩 的侧 阻力 只 有 在桩 土 间产 生一 定 的 相 对 位 移 的条 件 下 才 能 发 挥 出来 。 当桩 距 较 小 时 ，群 桩 中桩 间土 被 相 邻 桩 裹 挟 着 ，相 互 之 间 限 制着 对 方 的 相 对 位 移 ，近 似 地 成 为 一 个 实 体 基 础 ，从 而 阻碍 了桩 侧 阻 力 的充 分 发 挥 ； 同时 ， 由于 相 邻 桩 的 桩 侧 剪 应 力 在 桩 端 平 面 重 叠 ， 导致 桩 端 平 面 土 应 力 水 平提 高 ，压 缩 层 加 深 ，因 而 使 群
三 、理 论 方 法 计 算 群 桩 极 限承 载 力
１ 弹 性 理 论 方 法 ．
者们又提 出了积分 方程法 、有限元法 以及其他合 理的简化方
法 。 静 力 荷 载 作 用 下 ， 周 围场 地 的 变 形 影 响会 增 加 桩 的位 在 桩
移 ， 以群 桩的平均位移大于单桩承受平均荷载时的位移 ，即 所
把上 式中 ｔ ～ ｄ／ｓ） ａ ～（ ｓ ） 替，但 是未 考虑桩 周 ａ （ ２。 用ｔｎ ｄ／ 代 ｎ
和 桩 尖 的土 质 和 桩 的入 土 深 度 对 群 桩 效 率 系 数 的 影 响 。
的荷载传 是指通过承 台和桩 ，在 土体中扩散应力 ，将 外荷载
沿 不 同 的路 径 传 到 地 基 的不 同 部 分 ，从 而 引起 不 同 的 变 形 ，
～ （） ， ２
群 桩 效 应 系数 ７越 小 、 就 意 味着 群桩 承 载 力越 低 、 沉 降 ７ 比 越 大 ，则 表 示 群 桩 效 应 越 强 ，也 就 意 味 沉 降 越 大 。 群桩 效 应 系 数 ７和 沉 降 比 的定 量 评 价 是 一 个 复 杂 的 问 题 ，受着 ７ 多种 因素 的影 响 。
较 ，得 到 了 本 工 程 的 群桩 效 应 系 数 。并 分 析 了群 桩 的荷 载 传 递 规 律 。 关键 词 ： Ｐ ＨＣ 管 桩 群 桩 效 应 中 图 分 类 号 ： Ｔ ４ ３ １ Ｕ７．３
文 章 编 号 ： １０ — ９３ （０ ２ ５ ０ ５ — ３ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ — ２ ３ ０
冗 ｜厶 ｍ ｎ
（） ４
其 中 ： 为 ｔｎ 。 ２ ； ａ 。（ ） ｍ为桩的排数 ； 为桩 径 （ ， ／ ｄ ｍ）
ｎ 桩 的列 数 ； Ｓ 桩 间距 （ ） 为 为 ｍ 。 由于 上 式 未考 虑 群 桩 内呈 斜 对 角 线 布 置 的诸 桩 的相 互 影 响 ，故 太 平 洋 海 岸 建 筑 的统 一 建 筑 规 定 把 上 式 加 以修 正 后 ，
Ｓ ｗｅ ｓ （ ９ ）与Ｗｈｔ ｋ １ ５ ）指出在所有情 ｏ ｒ 等 １ ６１ ｉ ｒ（ ９ ７ ａ
一
、
概 述
沉 降比 是指每根桩承 担相 同荷载条件下 ，群桩 沉降量
Ｓ 与 单 桩 沉 降 量 ｓ 比 ，即 ： 之
ｆ ： — 一—
Ｓ
大 多 数 桥 桩 基 础 是 由群 桩 构 成 ， 一土 一桩 之 间 的相 互 作 桩 用使 群 桩 的刚 度 不 等于 各 单桩 刚度 的和 ， 存在 群 桩 效 应 。 即 群 桩 效 应 与 场 地 土 特 性 、桩 间 距与 单 桩 直 径 比、 单 桩 材 料特 性 、 群 桩 分布 形 状 等 因素 有 关 。 最 早 研 究 静 力 荷 载 群 桩 位 移 的 是 Ｐ ｕｌｓ ｌ他 提 出相 互 作 用系 数 概 念 ， 明群 桩 效 应 可 以通 过 ｏ ｏ ［， Ｉ 证 两 根 桩 的相 互 作 用 不 断叠 加 获 得 ，即 两 两 迭 加法 。之 后 ， 究 研
群桩垂直 向极 限承载力 ， 以下公式来计算 ： 按 尸 ｎ ｕ ＮＱ （） ３
式 中 ，Ｎ — 为 桩 群 中桩 数 ； ７— — 为群 桩 效 率 系数 。 — ７ 而 ７可 按 （ ）康 维 斯 一 伯 尔 （ ｏ ｖｒｅ Ｌ ｂ ｒｅ ７ ４ 莱 Ｃ ｎ ｉｓ — ａ ａ ｒ ）公 式计 算 ： ：１ ｔ ｔ 一ｇ—（ ）
第 １ Байду номын сангаас卷 第 ５ 期
２ ２笠 ０１
中 国
水
运
Ｖｏ１ ２ ．１
Ｍａ ｙ
Ｎ ５ ｏ．
５月
Ｏｈ ｉ ａ ｎ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ａｎｓ ｏｒ ｐ ｔ
２ ２ ０１
Ｐ ＨＣ管桩群 桩荷 载传递机理及承载力分析
庞 宗 霞
（ 中公 路 分 局 勘 测 设 计所 ， 山 西 晋 中 ０ ０ ０ 晋 ３６ ０） 摘 要 ：文 中长 凤 沟 四桩 桥 墩 基 桩 进 行 了有 限元 模 拟 ，得 出其 承 载 力 极 限值 ，与 经验 公 式 （ ｏ ｖｒ ｅＬ ｂ ｒｅ 比 Ｃ ｎ ｉｓ — ａ ａ ｒ ） 荷 载 传递 规 律 文 献 标 识 码 ：Ａ
静 力 时本 文 定 义 的群 桩 系数 总是 大 于 １ 而 动 荷 载 作 用 下 ， 。 动
该 法 是 以 弹 性 理 论 的 “ 力 叠 加 原 理 ”为 基 础 ， 由地 基 应 内 的应 力 分 布 求 出群 桩 效 果 ， 以群 桩 效 率 ７来 表 示 。 ７
力群桩效应与桩本身的频率有关 ，有 时可能远大于 １ 。 群 桩 效 应 具体 反 映于 以 下 几 方 面 Ｉ ｌ 桩 的侧 阻 力 、群 ２ ：群 桩 的端 阻力、承 台土反力 、桩 顶荷载分布、群桩 沉降及其随
桩 的沉降量和延续 时间大于 单桩 。当桩距增大 时 ，群 桩中桩
间土 竖 向 位 移 受 相 邻 桩 影 响小 ，桩 土 间 能 产 生较 大 的 相 对 位
移 （ 承台底局部范 围除外 ） ，因而有 利于桩侧 摩阻力的充分发
挥 ， 同 时也 有 利 于 桩 间 土反 力 的 发挥 。 群 桩 效 应 的 实 质 就 是 研 究群 桩 的 荷 载 传 递 的特 性 。群 桩
三 、理 论 方 法 计 算 群 桩 极 限承 载 力
１ 弹 性 理 论 方 法 ．
者们又提 出了积分 方程法 、有限元法 以及其他合 理的简化方
法 。 静 力 荷 载 作 用 下 ， 周 围场 地 的 变 形 影 响会 增 加 桩 的位 在 桩
移 ， 以群 桩的平均位移大于单桩承受平均荷载时的位移 ，即 所
把上 式中 ｔ ～ ｄ／ｓ） ａ ～（ ｓ ） 替，但 是未 考虑桩 周 ａ （ ２。 用ｔｎ ｄ／ 代 ｎ
和 桩 尖 的土 质 和 桩 的入 土 深 度 对 群 桩 效 率 系 数 的 影 响 。
的荷载传 是指通过承 台和桩 ，在 土体中扩散应力 ，将 外荷载
沿 不 同 的路 径 传 到 地 基 的不 同 部 分 ，从 而 引起 不 同 的 变 形 ，
～ （） ， ２
群 桩 效 应 系数 ７越 小 、 就 意 味着 群桩 承 载 力越 低 、 沉 降 ７ 比 越 大 ，则 表 示 群 桩 效 应 越 强 ，也 就 意 味 沉 降 越 大 。 群桩 效 应 系 数 ７和 沉 降 比 的定 量 评 价 是 一 个 复 杂 的 问 题 ，受着 ７ 多种 因素 的影 响 。
较 ，得 到 了 本 工 程 的 群桩 效 应 系 数 。并 分 析 了群 桩 的荷 载 传 递 规 律 。 关键 词 ： Ｐ ＨＣ 管 桩 群 桩 效 应 中 图 分 类 号 ： Ｔ ４ ３ １ Ｕ７．３
文 章 编 号 ： １０ — ９３ （０ ２ ５ ０ ５ — ３ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ — ２ ３ ０
冗 ｜厶 ｍ ｎ
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其 中 ： 为 ｔｎ 。 ２ ； ａ 。（ ） ｍ为桩的排数 ； 为桩 径 （ ， ／ ｄ ｍ）
ｎ 桩 的列 数 ； Ｓ 桩 间距 （ ） 为 为 ｍ 。 由于 上 式 未考 虑 群 桩 内呈 斜 对 角 线 布 置 的诸 桩 的相 互 影 响 ，故 太 平 洋 海 岸 建 筑 的统 一 建 筑 规 定 把 上 式 加 以修 正 后 ，
Ｓ ｗｅ ｓ （ ９ ）与Ｗｈｔ ｋ １ ５ ）指出在所有情 ｏ ｒ 等 １ ６１ ｉ ｒ（ ９ ７ ａ
一
、
概 述
沉 降比 是指每根桩承 担相 同荷载条件下 ，群桩 沉降量
Ｓ 与 单 桩 沉 降 量 ｓ 比 ，即 ： 之
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大 多 数 桥 桩 基 础 是 由群 桩 构 成 ， 一土 一桩 之 间 的相 互 作 桩 用使 群 桩 的刚 度 不 等于 各 单桩 刚度 的和 ， 存在 群 桩 效 应 。 即 群 桩 效 应 与 场 地 土 特 性 、桩 间 距与 单 桩 直 径 比、 单 桩 材 料特 性 、 群 桩 分布 形 状 等 因素 有 关 。 最 早 研 究 静 力 荷 载 群 桩 位 移 的 是 Ｐ ｕｌｓ ｌ他 提 出相 互 作 用系 数 概 念 ， 明群 桩 效 应 可 以通 过 ｏ ｏ ［， Ｉ 证 两 根 桩 的相 互 作 用 不 断叠 加 获 得 ，即 两 两 迭 加法 。之 后 ， 究 研
群桩垂直 向极 限承载力 ， 以下公式来计算 ： 按 尸 ｎ ｕ ＮＱ （） ３
式 中 ，Ｎ — 为 桩 群 中桩 数 ； ７— — 为群 桩 效 率 系数 。 — ７ 而 ７可 按 （ ）康 维 斯 一 伯 尔 （ ｏ ｖｒｅ Ｌ ｂ ｒｅ ７ ４ 莱 Ｃ ｎ ｉｓ — ａ ａ ｒ ）公 式计 算 ： ：１ ｔ ｔ 一ｇ—（ ）
第 １ Байду номын сангаас卷 第 ５ 期
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２ ２ ０１
Ｐ ＨＣ管桩群 桩荷 载传递机理及承载力分析
庞 宗 霞
（ 中公 路 分 局 勘 测 设 计所 ， 山 西 晋 中 ０ ０ ０ 晋 ３６ ０） 摘 要 ：文 中长 凤 沟 四桩 桥 墩 基 桩 进 行 了有 限元 模 拟 ，得 出其 承 载 力 极 限值 ，与 经验 公 式 （ ｏ ｖｒ ｅＬ ｂ ｒｅ 比 Ｃ ｎ ｉｓ — ａ ａ ｒ ） 荷 载 传递 规 律 文 献 标 识 码 ：Ａ
静 力 时本 文 定 义 的群 桩 系数 总是 大 于 １ 而 动 荷 载 作 用 下 ， 。 动
该 法 是 以 弹 性 理 论 的 “ 力 叠 加 原 理 ”为 基 础 ， 由地 基 应 内 的应 力 分 布 求 出群 桩 效 果 ， 以群 桩 效 率 ７来 表 示 。 ７
力群桩效应与桩本身的频率有关 ，有 时可能远大于 １ 。 群 桩 效 应 具体 反 映于 以 下 几 方 面 Ｉ ｌ 桩 的侧 阻 力 、群 ２ ：群 桩 的端 阻力、承 台土反力 、桩 顶荷载分布、群桩 沉降及其随
桩 的沉降量和延续 时间大于 单桩 。当桩距增大 时 ，群 桩中桩
间土 竖 向 位 移 受 相 邻 桩 影 响小 ，桩 土 间 能 产 生较 大 的 相 对 位
移 （ 承台底局部范 围除外 ） ，因而有 利于桩侧 摩阻力的充分发
挥 ， 同 时也 有 利 于 桩 间 土反 力 的 发挥 。 群 桩 效 应 的 实 质 就 是 研 究群 桩 的 荷 载 传 递 的特 性 。群 桩