对于超长桩目前尚无明确定义,通常指桩长(z>50 m)较长,基桩承载力主要由桩侧阻所提供的桩[1-2],而随着我国深厚软土区(沿海地区及内陆湖区)高层建筑及大型跨江、跨海桥梁工程的大量兴建,大量桩基工程桩长已远远超出50 m的范畴,深度过百m的已不在少数,如苏通长江大桥百m长桩就有410根[3].超长桩基桩承载力非常高,在正常工作荷载下,仅有部分桩侧摩阻力充分发挥,但高层建筑或大型桥梁工程对沉降要求极为严格,沉降量往往成为控制超长桩承载能力的首要指标,因此研究超长桩荷载沉降关系具有重要的工程意义.
合理地模拟超长桩荷载传递规律是研究超长桩荷载沉降关系的关键因素.大量研究表明,众多深厚软土区超长桩桩周土层由表面硬壳层、淤泥层、软土层等性质差异巨大的土层组成,在荷载作用下将出现硬化及软化等不同的屈服特性,且在荷载传递过程中,桩与土的变形往往不协调,即出现明显的桩土滑移现象,鉴于上述原因,导致超长桩的传力体系十分复杂,目前工程应用一直采用半经验半理论的方法[4].
针对上述情况,本文在讨论超长桩荷载传递模型的基础上,采用刚度矩阵法对超长桩的沉降进行非线性求解,建立了一种可较全面地考虑桩周土体的成层性及非线性、桩土滑移现象的超长桩沉降计算方法,为工程计算提供参考.
5 结论
考虑超长桩桩侧土体的成层性及不同的屈服特性,分别采用三折线模型及双曲线模型描述超长桩桩侧及桩端的荷载传递规律引入桩土滑移概念及τz理论曲线,对超长桩及桩周土分别划分单元进行离散化,建立了其整体刚度矩阵,并采用迭代法进行求解,从而提出了可模拟桩土滑移的超长桩非线性算法,该方法概念清晰,且可较全面地考虑超长桩的荷载传递特性基于现场大型静载荷试验对本文方法进行了验证.对比数据表明,本文理论计算结果与实测值基本吻合,可在工程实际中应用.
参考文献
[1] 王伯惠, 上官兴. 中国钻孔灌注桩新发展[M].北京: 人民交通出版社,1999:1-9
WANG Bohui,SHANG Guanxing.New development of bored piles in China [M].Beijing: China Communications Press,1999:1-9.(In Chinese)
[2] 林天健, 熊厚金, 王利群. 桩基础设计指南[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1999:11-13.
LIN Tianjian, XIONG Houjin, WANG Liqun. Pile foundation design manual [M]. Beijing: China Architecture & Building Press, 1999:11-13. (In Chinese)
[3] 邓友生, 龚维明. 苏通大桥主塔超大群桩基础沉降特性研究[J]. 武汉理工大学学报, 2008, 30(7): 66-70.
DENG Yousheng,GONG Weiming. Research on settlement of extra long large diameter pile groups under main tower of Sutong Yangtse river highway bridges[J]. Journal of Wuhan University Technology, 2008, 30(7): 66-70.(In Chinese)
[4] 赵明华, 刘齐建, 曹喜仁,等. 按桩顶沉降量控制超长灌注桩竖向承载力研究[J]. 工程力学, 2006, 23(2): 92-96.
ZHAO Minghua,LIU Qijian,CAO Xiren,et al.Evalution of vertical bearing capacity of super long bored single pile by the pile head settlement[J]. Engineering Mechanics, 2006, 23(2): 92-96.(In Chinese)
[5] KEDZI. Bearing mechanism of piles[J].Geotechnical, 2004, 26(1): 67-71
[6] 王旭东,魏道垛,宰金珉.单桩荷载沉降的非线性分析[J]. 南京建筑工程学院院报, 1994, 28(1): 15-24.
WANG Xudong,WEI Daoduo,ZAI JInmin.Analysis of nonlinear loadsettlement behavior of vertically loaded pile[J]. Journal of Nanjing Architectural and Civil Engineering Institute, 1994, 28(1): 15-24.(In Chinese) [7] 胡庆立, 任瑞波, 张克绪. 轴向荷载作用下单桩沉降的非线性分析[J]. 工程力学, 2006, 21(3):73-77.
HU Qingli , REN Ruibo,ZHANG Kexu. Nonlinear analysis of settlement of axially loaded vertical piles[J]. Engineering Mechanics, 2006, 21(3):73-77.(In Chinese)
[8] 徐长节, 黄洪超, 蔡袁强,等. 成层土中考虑桩土相对滑移的单桩沉降分析[J]. 岩土力学, 2006, 27(增刊): 803-808.
XU Changjie, HUANG Hongchao,CAI Yuaqiang,et al.Settlement analysis of single pile considering relative slipping in layered soil[J].Rock and Soil Mechanics, 2006,27:803-808.(In Chinese)
[9] 吕凡任,陈云敏,梅英宝.一种基于Mindlin解的直桩沉降弹塑性分析方法[J]. 岩石力学与工程学报, 2004, 23(17): 2988-2991.
LV Fanren, CHEN Yunmin,MEI Yingbao.Elastoplastic analysis method for vertical pile based on Mindin’s solution[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2004, 23(17): 2988-2991.(In Chinese)
[10]RANDOLPH M F,WROTH C P. Analysis of deformation of vertically loaded piles[J]. Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE, 1978, 4(12): 1465-1488.
[11]KRAFT L M,RAY R P,KAGAWA T. Theoretical z
䥺SymboltA@ curves [J]. Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE, 1981, 107(GT11): 1543-1561.
[12]赵明华, 何俊翘, 曹文贵,等. 基桩竖向荷载传递模型及承载力研究[J]. 湖南大学学报:自然科学版, 2005, 32(1): 37-42.
ZHAO Minghua, HE Junqiao,CAO Wengui,et al. Study on the load transfer model and the beovcng capacity of vertically[J].Journal of Hunan University:Natural Sciences, 2005, 32(1): 37-42.(In Chinese)