单桩工作特性简化分析方法

石雨恒

摘要：基于传统的剪切位移法，建立了单桩工作特性的简化分析方法。该方法考虑了桩侧桩土接触面上的桩土相对位移，提出了一种新的描述桩侧剪应力与桩土相对位移关系的接触面模型。通过与试验数据的对比分析，验证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.

关键词：单桩;剪切位移法;工作特性;桩土接触面模型

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

中图分类号：TU473                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）08-0217-02

0  引言

单桩的传统理论分析方法主要有荷载传递法、弹性理论法和剪切位移法三种经典理论分析方法。多年的工程实践发现，这些传统理论分析方法存在着明显的缺陷。近年来国内外学者们纷纷在这些理论基础上进行了深入探索和研究，提出了较多改进的单桩理论分析方法以及新的桩土界面模型[1-4]。本文在前人研究的基础上，考虑了桩侧桩土接触面上的桩土相对位移，提出了一种新的描述桩侧剪应力与桩土相对位移关系的接触面模型，建立了单桩工作特性的简化分析方法，并与试验实例进行对比分析，验证了其可靠性。

1  基本假設

①桩体弹性模量、尺寸沿桩长均匀分布。

②只考虑桩身受到的竖向力作用，忽略径向力作用。

③土体剪切模量等参数不变。

④桩身位移以向下为正，桩身应力和应变以压为正，桩侧摩阻力以向上为正。

2  控制方程组

4  算例验证

4.1 算例概况

Yamashita等[6]对三根灌注桩进行了现场荷载沉降试验。现选取其中一根灌注桩，运用本文提出的方法计算其荷载沉降曲线，与其试验值进行对比分析。该灌注桩的桩长为46.6m，桩径为1.5m，桩身弹性模量为26.95GPa，桩侧土层等分为10层，每层厚度4.66m，桩侧各土层及桩端土的弹性模量从上到下分别为：4200、6300、5490、6690、11160、15300、17700、19800、21900、24300和26400（单位：tf/m2），桩侧桩土界面抗剪强度及桩端破坏应力分别为：1.4、2.1、3.6、4.0、4.5、5.1、5.9、6.6、7.3、8.1和79.3（单位：tf/m2），其中：1tf/m2=9.8kN/m2。本文计算参数取值：桩侧的χ1和χ2分别取为1/9和1，Δsf取为3mm，桩端极限应力即取为算例中给出的桩端破坏应力。

4.2 计算结果分析

图3便是本文计算方法得到的荷载沉降曲线与试验实测的荷载沉降曲线对比图。由图可见，本文方法计算得到的荷载沉降曲线与试验实测曲线拟合较好，验证了本文方法的可靠性。

5  结论

本文在前人研究的基础上，考虑了桩侧桩土接触面上的桩土相对位移，提出了一种新的描述桩侧剪应力与桩土相对位移关系的接触面模型，建立了单桩工作特性的简化分析方法，并与Yamashita等[6]现场试验进行了对比分析，验证了该方法的可靠性，为实际工程提供一定的理论帮助，具有较好的现实意义。

参考文献：

[1]高文静，李文菊，张富贵.单桩荷载传递法统一三折线模型的解析与应用[J].建筑结构，2017（S1）：1059-1066.

[2]陈昌富，黎玉琪.考虑桩土界面相对位移与界面外土体剪切变形抗拔桩荷载传递分析[J].公路工程，2018，43（03）：39-43.

[3]贾煜，宋福贵，王炳龙，等.基于改进荷载传递法计算降水引起的基桩沉降[J].岩土力学，2015（1）：68-74.

[4]KEDZI. Bearing mechanism of piles[J]. Geotechnique，1965， 20（1）：1-5.

[5]RANDOLPH M F， WORTH C P. Analysis of deformation of vertically loaded piles[J]. Journal of Geotechnical Engineering， ASCE， 1978， 104（2）： 1465-1488.

[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.