單樁工作特性簡化分析方法

石雨恒

摘要：基于傳統的剪切位移法，建立了單樁工作特性的簡化分析方法。該方法考慮了樁側樁土接觸面上的樁土相對位移，提出了一種新的描述樁側剪應力與樁土相對位移關系的接觸面模型。通過與試驗數據的對比分析，驗證了所提方法的可靠性。

Abstract： A simplified method based on the traditional shear displacement method is proposed for the working performance analysis of single pile. In this method， the relative displacement of pile and soil on the pile-soil interface is considered， and a new model of pile-soil interface is proposed to describe the relationship between the shear stress and the relative displacement of pile and soil. The proposed method is validated by comparing the predicted values with the experimental data collected from literatures.

關鍵詞：單樁;剪切位移法;工作特性;樁土接觸面模型

Key words： single pile;shear displacement method;working performance;model of pile-soil interface

中圖分類號：TU473 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）08-0217-02

0 ?引言

單樁的傳統理論分析方法主要有荷載傳遞法、彈性理論法和剪切位移法三種經典理論分析方法。多年的工程實踐發現，這些傳統理論分析方法存在著明顯的缺陷。近年來國內外學者們紛紛在這些理論基礎上進行了深入探索和研究，提出了較多改進的單樁理論分析方法以及新的樁土界面模型[1-4]。本文在前人研究的基礎上，考慮了樁側樁土接觸面上的樁土相對位移，提出了一種新的描述樁側剪應力與樁土相對位移關系的接觸面模型，建立了單樁工作特性的簡化分析方法，并與試驗實例進行對比分析，驗證了其可靠性。

1 ?基本假設

①樁體彈性模量、尺寸沿樁長均勻分布。

②只考慮樁身受到的豎向力作用，忽略徑向力作用。

③土體剪切模量等參數不變。

④樁身位移以向下為正，樁身應力和應變以壓為正，樁側摩阻力以向上為正。

2 ?控制方程組

4 ?算例驗證

4.1 算例概況

Yamashita等[6]對三根灌注樁進行了現場荷載沉降試驗?，F選取其中一根灌注樁，運用本文提出的方法計算其荷載沉降曲線，與其試驗值進行對比分析。該灌注樁的樁長為46.6m，樁徑為1.5m，樁身彈性模量為26.95GPa，樁側土層等分為10層，每層厚度4.66m，樁側各土層及樁端土的彈性模量從上到下分別為：4200、6300、5490、6690、11160、15300、17700、19800、21900、24300和26400（單位：tf/m2），樁側樁土界面抗剪強度及樁端破壞應力分別為：1.4、2.1、3.6、4.0、4.5、5.1、5.9、6.6、7.3、8.1和79.3（單位：tf/m2），其中：1tf/m2=9.8kN/m2。本文計算參數取值：樁側的χ1和χ2分別取為1/9和1，Δsf取為3mm，樁端極限應力即取為算例中給出的樁端破壞應力。

4.2 計算結果分析

圖3便是本文計算方法得到的荷載沉降曲線與試驗實測的荷載沉降曲線對比圖。由圖可見，本文方法計算得到的荷載沉降曲線與試驗實測曲線擬合較好，驗證了本文方法的可靠性。

5 ?結論

本文在前人研究的基礎上，考慮了樁側樁土接觸面上的樁土相對位移，提出了一種新的描述樁側剪應力與樁土相對位移關系的接觸面模型，建立了單樁工作特性的簡化分析方法，并與Yamashita等[6]現場試驗進行了對比分析，驗證了該方法的可靠性，為實際工程提供一定的理論幫助，具有較好的現實意義。

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[6]Yamashita K， Tomono M， Kakurai M. A method for estimating immediate settlement of piles and groups[J]. Soil and f oundations， 1987， 27（1）：61-67.