單樁負(fù)摩阻力計(jì)算方法比較分析

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1、第28卷第1期防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)Vol.28No.12008年2月JournalofDisasterPreventionandMitigationEngineeringFeb.2008X單樁負(fù)摩阻力計(jì)算方法比較分析11,211,2孔綱強(qiáng),楊慶,鄭鵬一,欒茂田(1.大連理工大學(xué)土木水利學(xué)院,遼寧大連116024;2.大連理工大學(xué)海岸和近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116024)摘要:樁基工程中樁側(cè)負(fù)摩阻力所產(chǎn)生的作用于樁體上的下拽力,可能引起樁體破壞、樁基不均勻沉降等諸多工程災(zāi)害。為此,工程師們建立了許多單樁負(fù)摩阻力計(jì)算公式,但是

2、由于這些公式各自的適用性和局限性,計(jì)算結(jié)果差別較大。首先介紹了目前國(guó)內(nèi)外用于計(jì)算單樁負(fù)摩阻力及確定中性點(diǎn)位置的幾種常用方法:極限分析法、荷載傳遞法、彈性或彈塑性理論法、剪切位移法和數(shù)值分析法;再結(jié)合具體工程實(shí)例,對(duì)以上幾種方法進(jìn)行比較,指出各自的適用條件、優(yōu)缺點(diǎn)等,為工程設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞:負(fù)摩阻力;下拽力;中性點(diǎn);樁基中圖分類號(hào):TU473.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):167222132(2008)0120098206就逐漸被人們認(rèn)識(shí);20世紀(jì)60年代,Terzaghi和0引言Peek首次提出了計(jì)算端承樁單樁下拽力的方法,中性

3、點(diǎn)的概念隨后也被提出;20世紀(jì)70～80年代,針樁基工程中,當(dāng)樁體與樁周土產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí),對(duì)樁基負(fù)摩阻力問題的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究在國(guó)內(nèi)外得到[2,3]樁側(cè)就會(huì)產(chǎn)生摩阻力。當(dāng)樁體的沉降量大于樁周土廣泛的開展。的沉降量時(shí),摩阻力為正;當(dāng)樁周土的沉降量大于樁結(jié)合具體的工程實(shí)際情況,人們建立了許多單體的沉降量時(shí),摩阻力為負(fù)。單樁負(fù)摩阻力作用機(jī)理樁負(fù)摩阻力計(jì)算方法,但是這些公式基本都是建立如圖1所示[1]。樁側(cè)負(fù)摩阻力非但不能為承擔(dān)上部在不同的假設(shè)條件、試驗(yàn)條件及相應(yīng)理論的基礎(chǔ)上,荷載作出貢獻(xiàn),反而要產(chǎn)生作用于樁側(cè)的下拽力。下這就導(dǎo)致了不同計(jì)算

4、公式所得到的結(jié)果之間有差拽力作用于樁體上,可能會(huì)造成樁身破壞、樁端地基異。如何選擇更符合真實(shí)情況的計(jì)算公式,成了困擾工程設(shè)計(jì)人員的難題。為此,本文在介紹目前國(guó)內(nèi)外屈服或破壞,以及上部結(jié)構(gòu)不均勻沉降等問題。因常用計(jì)算單樁負(fù)摩阻力及確定中性點(diǎn)位置方法的基此,考慮樁側(cè)負(fù)摩阻力對(duì)樁基礎(chǔ)的作用是樁基礎(chǔ)設(shè)礎(chǔ)上,結(jié)合具體工程實(shí)例,對(duì)比幾種常用計(jì)算方法的計(jì)必不可少的問題之一。優(yōu)缺點(diǎn),探求較好的計(jì)算方法為工程設(shè)計(jì)提供參考。1單樁負(fù)摩阻力計(jì)算常用方法目前國(guó)內(nèi)外計(jì)算單樁負(fù)摩阻力的常用方法有極限分析法、荷載傳遞法、彈性或彈塑性理論法、剪切位移法、數(shù)值分

5、析法等。111極限分析法圖1單樁負(fù)摩阻力作用機(jī)理示意Fig.1DiagramofmechanismofnegativeskinfrictionJohanessen和Bjerrum提出了利用有效應(yīng)力法ofsinglepile計(jì)算負(fù)摩阻力的方法;李光熠等利用滑移位移計(jì)對(duì)鋼管樁負(fù)摩阻力進(jìn)行了量測(cè),并用有效應(yīng)力法進(jìn)行樁基負(fù)摩阻力的計(jì)算是工程界比較關(guān)心的問題了一些分析;張厚先從理論和實(shí)用角度出發(fā),對(duì)有效之一。早在20世紀(jì)40年代后期,樁基負(fù)摩阻力問題應(yīng)力法和基于有效應(yīng)力法的派生方法進(jìn)行了改進(jìn)和X收稿日期:2007208224;修回日期:2

6、007209208作者簡(jiǎn)介:孔綱強(qiáng)(19822),男,博士研究生。主要從事樁基負(fù)摩阻力方面的研究。Email:gqkongl@163.com?1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第1期孔綱強(qiáng)等:單樁負(fù)摩阻力計(jì)算方法比較分析99完善;陸明生基于對(duì)單樁的表面負(fù)摩阻力的模型試式中Kv為樁端土層垂直彈簧系數(shù);驗(yàn)研究及有限元分析,在Kerisel總應(yīng)力法基礎(chǔ)上提S0為地基表面沉降;出了估算單樁

7、下拉荷載的經(jīng)驗(yàn)公式。S為樁側(cè)平均單位摩阻力;[4]我國(guó)建筑樁基規(guī)范(JGJ94294)采用的就是利U為樁周長(zhǎng);用有效應(yīng)力法計(jì)算單樁負(fù)摩阻力的方法。規(guī)范規(guī)定:l0為樁周壓縮層下限;樁周土沉降可能引起樁側(cè)負(fù)摩阻力時(shí),應(yīng)根據(jù)工程P為樁頂荷載。具體情況考慮負(fù)摩阻力對(duì)樁基承載力和沉降的影112荷載傳遞法響;當(dāng)缺乏可參照的工程經(jīng)驗(yàn)時(shí),單樁負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值可按如下公式驗(yàn)算:Alonsoetal采用一系列簡(jiǎn)化的荷載傳遞函數(shù)n[6]qsi=AR′i(1)來求解單樁或群樁的負(fù)摩阻力;周國(guó)林基于樁的R′i=p+C′izi(2)荷載傳遞函數(shù)概念,建立了單

8、樁負(fù)摩阻力傳遞機(jī)理n[7]式中qsi為第i層土樁側(cè)負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值;的力學(xué)模型;趙明華等對(duì)佐藤悟雙折線模型進(jìn)行R′i為樁周第i層土平均豎向有效應(yīng)力;改進(jìn),以荷載傳遞法建立了樁基負(fù)摩阻力計(jì)算公式,p為地面均布荷載;并考慮了樁—土相互作用、土體的分層特性以及土C′i為