斜桩和倾斜桩

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1、本文摘自桩基础设计指南AA2.斜桩和承受斜向力的桩图2-42桩顶受有水平力的抗拔桩斜桩和承受斜向力的桩（图2-43）也是桩基实践中常用的桩 型，多用于码头、桥台和掛土墙等工程中，以承受竖向荷载和侧 向荷载。关于竖桩在倾斜荷载下以及斜桩在竖向荷载或斜向荷 载和侧向荷载下的工作机理及性能，现时的研究和报道还很少。文献2.16曾报道了图2-43中和“）中竖直桩受斜向压力的模型试验结果,模型桩的最大长度为50cm,直径为1.33.5呦，所用的“土”是人造金刚砂，其比重=3.95g/cn?（39kN/r?）,内摩擦角0 = 37.5,孔隙率71=48%,主要成果总结在图2-44中個9）（刃（e）图2-4

2、3斜桩和承受斜向力的桩（G斜桩、竖向荷载;0）斜桩、斜向荷载;（C、2）斜桩,侧向荷载；（时竖桩,斜向荷载66中带有星号的数字系由文献2*3的译者补充的，0）图原为反向亦已改正人图中曲线概括 地说明了试验成果的有关参数图2-44不同倾斜度条件下桩的相对承载力（PetrasoviisAwadt 1968）16）桩的模型试验成果当然只能是对桩的工作性能的一种定性的参考，这是由于：（A）模型的初始条件未必能反映桩基的实际情况；（B）模型比例过小的试验往往由于比尺效应等因素的影响而使模拟失真。正是由于现时对斜桩和承受斜向力的桩的认识还十分肤浅，而且严格地说还缺乏可行 的和可靠的分析方法，使得在许多情况

3、下倾斜桩基的应用受到一定的限制。在工程实践中， 为了分析和计算的需要，现时往往仍然不得不求助于模型试验*例如利用模型试验可以大致 确定承受侧向荷载或斜向荷载单桩的工作性能与大桩群中相似桩的平均工作性能之何的关 系a这里，根据作者所掌握的不完整的资料对斜桩和承受斜向力的桩的工作性能做概括性 的叙述：（1）由图273可见，设0为荷载方向与杞轴线的夹角（竖桩）或竖直向与桩轴线的夹角 （斜桩）侧对于图中每种情况来说，均存在一个临界的0角（血），当鬲时，相对承载力 随B的增大而递增；当伙时，相对承载力则随p角的增大而递减，这反映了 p角变化对 桩侧摩阻力和地基水平抗力系数的明显影响Q 0角的临界值0体的

4、变化主要取决于荷载方 向，对于竖桩斜向荷载和斜桩竖向荷载来说，其伏r是一致的；而对于斜桩的情况，其仇值以 水平向最大，其次为竖向荷载,斜向荷载下的九最小，特别是当荷载方向与桩轴为一致时。 在一般悄况匚鬲在3（r的范围内变化* （2）对于承受轴向荷载的斜桩（图2-43a）,桩的倾斜度越小，则位移越大，随着桩倾斜度 的增大而位移减小。不过，除了锚杆外，过于倾斜的桩在施工上是困难的，因此一般工程上 应用的斜桩是有代表性的。（3）在对斜桩及承受斜向力的桩的工作性能的认识中，关于桩的侧向抗力的作用和影 响问题，是一个很重要的但至今尚未明确而且存在争议和矛盾的问题口例如，文献2.17早 在四十五年前就已指

5、出：我们不妨看看通常设计实践中的一个显著矛盾,-方面，在承受水 平荷载的许多基础中大多只应用竖桩，因而只系单独利用桩的侧向抗力来发挥水平约束力匚 另一方面，当布置两个或两个以上的非平行桩组时，则对桩的侧向抗力完全忽略不计，好像它无关重要一样口事实上，在基础下的斜桩群中各桩所分配的荷载特别是容许荷载均受控 于桩的容许沉降和侧向位移，桩的荷载只是位移的代表。在上述后一情况，即在建筑物基础 下布置两个或两个非平行桩组时，分析表明，虽然桩的侧向抗力对排桩侧向承载力的影响较 小畀旦侧向抗力对桩的侧向刚度的影响却很大，将会使基础的侧向位移大大减小，因而，如果 忽视桩的侧向抗力（即令它很小人由此可能得到完全

6、错误的基础侧向位移，而且将使桩的最 大轴向荷载被夸大口（4）雷尼柯夫建议的分析斜桩的方法引用了一些表述桩基工作性能的参数，如桩常数 和基础常数等，并给出了这些参数的近似确定方法，具体的计算请参阅文献作为参 考，在表229中给出了桩常数如吧、与叫之值以及不同桩型与不同土层的地基反力系数 K值和系数p值（p= 用El）。在不同土中样品桩的如叫佃a,氐,0申心与心值 E表2-29桩截面 |（T磅/英寸?）|F土的等级k（磅復寸巧1000。（英寸“）（千磅僕寸）（英寸干 磅康寸）9英寸1非常软弱3 + 126.340.49338.930英尺木质1,500彳软弱31.211.282.77123圆1中導的

7、31220.0315.59389钢筋100英尺十混凝土20英寸非常软弱13.883-054.55745方3,000彳软弱 中等的138.813885.439.6525.6143.723607450讥千磅復寸口（英寸）璟英寸2）（英寸-千磅朋度）最大最小M小最大最小大最小最大6,140265600,001860.008210.14680.64623.16102.330英尺木质10,90Q530600.005230.04620.2322.0520.57181.919,400530600.02940.2600.7346.4836.6323.3244,00010002800:004550.016250

8、.7452.66244872卄口钢筋英尺灘土435,00020002800.01280.0913L180S.43217,51.555772,00020002800.07190.5133.72526.63862,760注:本表原为英制单也，为保持原文风格未作改动参考时可按如下规定换算为国际单位：1 英寸-25.4mm = 0.0254m； 1 英寸2 - 6.4516ctn2 = 6.4516x l0_4m2；l 千磅=453 *59咤=4.4弘恥（5）现时，已有可能应用有限元分析来求解斜桩和承受斜向力的桩的有关问题。一般 地说，这类问题属于三维的范畴，但用三维有限元求解将是困难的，而且耗费很大

9、，一般系将 具理想化为相当的二维平面应变问题来分析。作为对斜桩和承受斜向力的桩的工作性能的一般了解，在表2-30中给出一个概略的描 述。相反作用林-:相玩作用的 性质礙决于p角的 变化,0 = 0时即为，般承受竖向荷载 的竖桩；当0/? 岛时,桩北似十端荷载传递机理当荷载较小时，荷 载借桩身向桩下側 土传递压力桩周摩 阻力未能发挥，荷载 再增大时，桩周摩阻 力开始起柞用并自弾性嵌固、一端承受上肪下逐步发挥，荷 無向压力的弹性地载若增大至沿桩轴基梁，梁上恻有iF摩分虽超过极限摩阻擦力沖时，摩阻力和端臥，即破坏力减小桩-土相互作用情荷戟传递性质的况类似丁承受竖问变化主要取决于p 荷载的竖桩丫差別只

10、角的丸小，小，接 充于本情况受到近于承受竖向荷载 层各向异性影响以的竖桩汕人，则趋及土的侧压力系与向于悄况（力）桩侧表面斜交它如 将荷载分解为竖向 与水莊向，则显然审 情况又近似丁情况屋裁力发挥当0笆尸廿时，承载 力由如|尸二部分贡 軾：桩周摩阻力、端 齟丿j和桩下侧土的 竖向抗力，故承载力 比竖桩大事当盘 时，由于桩轴向位移 小桩周摩阻力未能 充分发挥，承载力趋 向减小位移表现破坏模式群桥的丁作性状桩轴向位移大小 取抉于荷载和0角 的人小，荷载越大, 怕移越大，相反汕 角越大，位移减小“ 吟畝时，桩下侧 土屈服区随荷载増 加而逐步向下扩展山图2-44）可以位移的发展和表看出，本情况的比 最小

11、，估计系由于揃 载方向距各向异性 强度最弱的特征角 （30ft）M近的原因现与荷載传邊机理 的表现冋戴维森曾 用模型试验研究地 面变位与地面荷载 的关系，并确定岀相对刚度因数T值,上拔桩比受压桩稍大2.18呂二o时与一般承 股地说，承受竖受坚向荷载卷桩同；向荷载的犀擦型和端当0瓦工作性状要根据貝 时,破坏収决于桩端体条件由试验确定嵌固状态及K值实践上过于倾斜 的桩其施丄是困难 的除冻足用灌浆作 成的柔性桩通常 采用jS H极限荷载）时，桩 顶水平位移突增，桩 侧土明显破坏。桩 顶嵌固情况及城粧 施工方法*特別是在 地衷层附近的土质 都对傥移时发展有 協响桩和地基的破坏 性状随松的几何尺 寸、杭

12、顷约束条件/ 角大小，桩身强度和 地基特别圧表衽土 的性廣等闻界*破坏 形式有沿全桩抢土 达到屈轧桩侧土 塑性挤出，水平位移 过大 1勺单桩相比，祥桩 效应使群桩的水华忖 移增人，横向承载力 降低，彫响群梢性状 的主契凶素有：机距 与桩数、地面下各桩 相圧影响探度内的上 质、桩顶边界条件、竖 向荷载大小、桁排列 顺序等桩的承载丿J及其 组成分量主要受如 下六个因素的戀响： 桩周土与桩端:h的 土质、桩顶和桩底嵌 固情况.粧长以及理 角的大小,与桩的破坏模式 一样,位移的性质和 发展类須于相近似 的对应桩型和悄况破坏模式分别类 似十左边荷载传递 机理-栏所措岀的对 应情况，各种破坏模 式见前述各

13、种桩型 的丄作性能的有关 章筋承受針向荷載的竖 向桩群，除非桩距很 大，其承載力或抗拔 力并不等于单桩承载 力或抗拔力之和，其 群桩数应的彩响因索 及表现见前文有关其 对应近槪桩型的相应 叙述桩上相互作用荷载传递机理关于桩-上相互作 请参阅第二录斜桩横向荷载用特别要措出地表2.1.1及2.1.2中有 软土层、確上拦和软关橫向承鞍桩的叙 夹层的影响，其表现述类似丁竖桩横向荷载的情况（1） 桩.相空件用在（1）、四 种情况中各不招同， 分别类似与其对应 的近須情况（见右 栏）半斜向術载为压 力时疋（1）的情况与 斜桩竖向荷载近似! 当斜向荷载为拉忡 荷载时疋（3）近似于 横向承载桩显（4）近 槪于抗拔桩，而电（2） 则近似于桩顶同时 受有水平力作用的 抗拔桩