群桩承载力分析0001

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1、群桩承载力分析作者：石德菊来源：城市建设理论研究2014年第06期摘要：本文主要是根据前人对群桩效应的研究，归纳总结出横竖向作用力下群桩的承载力 特性，展示了现有研究方法的优势与不足，并指出群桩研究今后的发展方向和展望。关键词：群桩横竖向作用力群桩效应系数中图分类号：TU473文献标识码：A桩基础凭借着其承载力高、受力合理、安全可靠的优点，在基础工程中得到了广泛地应 用。鉴于此，对桩基础承载力的研究显得尤为必要。本文通过总结前人对群桩的破坏机理的试 验和理论研究，分析群桩效应的影响因素，指出横竖向作用力下群桩效应系数的计算方法，这 样既可以清晰罗列出已有研究成果，也可以分析有横竖向力共同作用的

2、群桩承载力，而不是单 一的对只受横向或者竖向力的桩群的研究。1群桩效应的影响因素制约群桩效应的主要因素，一是群桩自身的几何特征，包括承台的设置方式、桩距、桩长及 桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数;二是桩侧与桩端的土性、土层分布和成桩工艺。具 体来说，有以下几点：土质，一般说来，土的内摩擦角较小时，土中应力扩散角也相应较小。土中应力在纵向 上的影响加剧，而在横向上的影响则减弱。但试验表明，土的类型和密度与群桩效应系数无 明显关系。桩距、桩数的影响，随着桩距的增加群桩效应的影响在减弱，美国钻孔桩基础设计与 施工规范以及德国大口径钻孔灌注桩规范都规定，当沿荷载方向的桩距大于8D时，不 考虑群桩效

3、应。群桩效应还受到桩数的影响，桩数越多，群桩沉降越大,其沉降增幅也越大;桩数 越少,其沉降越小。桩身位移的影响，以前学者们认为群桩效应受到入土深度的影响，桩间土体松动，产生较 大的群桩效应；在地基的深层，虽然荷载较大，但是由外荷载引起的变形较小，产生较小的群 桩效应。尤其埋深在大于10倍的桩径以上，在工程上往往可以忽略。伴随着桩长的增加，群桩中桩与桩之间的相互影响越来越严重，群桩效应也就得到相应 地加强，群桩中基桩的极限承载力下降。桩顶边界条件的影响，由于试验数据的局限性，还不可能评估桩顶的约束条件的影响，研 究得很不够。2群桩效应系数计算方法大多数的工程实际中，往往是群桩和承台共同承担水平荷

4、载。对此，研究群桩问题需首先 应回答如下两个问题：（1）确定桩一土相互作用对群桩工作影响的折减系数，（2）上部结构传来的 荷载如何在各桩中分配。过去几十年的发展，群桩的分析方法主要为（1）p 一 y折减系数法：P 一 y折减系数法这种方法包括p 一因子法和群桩效应系数法， 通过对单桩p一 y曲线法考虑一个经验修正系数得到的。（2）弹性理论法：类似于单桩的弹性法，但研究群桩时，研究对象为三维、线性弹性连 续体，还需将桩一土相互作用的弹性影响系数考虑进去，这些系数反映由于群桩中相邻桩移动 导致桩自身水平位移和转角的变化。（3）混合方法：它是一种非线性p 一 y曲线法和弹性理论方法相结合的方法，利用

5、p 一 y 曲线法模拟每根桩周围由于“遮蔽效应”引起的土位移变化部分，利用弹性理论法近似桩一土相 互作用效应。（4）有限元法：有限元法的适用范围相当大，对桩、承台、土、甚至上部结构，可分别 采用不同的本构模型模拟。群桩程序中用三维的两节点的梁单元模拟桩，9节点的壳单元模拟 承台。桩一土相互作用面常用界面单元来模拟。众多有限元分析中，有各种各样土的应力一应 变关系模拟方法。3小结本文通过对群桩效应承载力的分析总结，可以看出，计算群桩效率的方法越来越精确，但 都存在问题，还需进一步研究，特别是水平荷载作用下的承载力分析。在计算机高速发展的时 代，有限元法有绝对的优势，但前面的理论是基础。刚度相同的

6、单多桩比较，群桩在地震和撞 裂破坏后都有应力重分布，较单桩更有优势，故值得进一步研究。参考文献1 MatsHund，AbresL. Speed Choic einRelation to speed Limitand Inlfuences firm Othre DriversJ. Transportatino ResearchPartF， 2OOO （3）： 3951.2 AhlinFJ. Anhvestigion nitothe Cnosistency0fDriverspeedChoiecR. D 甲 ofCivil eeriIlg， University0fToronto，1979.3 Ab

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