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1單樁的沉降分析計(jì)算

1.1荷載傳遞分析法

荷載傳遞分析法是單樁荷載一變形分析最常用的一種方法，這種方法是從規(guī)定的荷載變形傳遞方式來(lái)計(jì)算樁對(duì)荷載的反應(yīng)。其基本的概念是:將樁離散為一系列等長(zhǎng)的樁段(彈性單元)，每一樁段與土之間的聯(lián)系用非線性彈簧來(lái)模擬，樁端處土體也用非線性彈簧與樁端聯(lián)系。

在運(yùn)用荷載傳遞曲線中，該法假定任意點(diǎn)的樁位移僅與那一點(diǎn)的摩阻力有關(guān)，而與樁其它位置的摩阻力無(wú)關(guān)，故沒(méi)有考慮土體的連續(xù)性，所以對(duì)分析樁群的荷載沉降關(guān)系是不合適的。

為了獲得現(xiàn)場(chǎng)的荷載傳遞曲線，需要安裝許多的儀器進(jìn)行樁的荷載試驗(yàn)，且試驗(yàn)成果推廣到另外場(chǎng)地并不一定是完全成功的。

1.2剪切變形傳遞法

Cooke(1974)提出了摩擦樁荷載傳遞的物理模型，該模型為了簡(jiǎn)化計(jì)算，作了一系列假定并認(rèn)為:當(dāng)荷載水平p/pu較小時(shí)，樁在軸向荷載尸作用下沉降較小，樁土之間不產(chǎn)生相對(duì)位移，亦即樁沉降時(shí)周?chē)馏w亦隨之產(chǎn)生剪切變形，剪應(yīng)力從樁側(cè)表面沿徑向向四周擴(kuò)散到周?chē)馏w中;摩擦樁一般在工作荷載作用時(shí)，樁端承擔(dān)的荷載比例較小，沉降主要是由樁側(cè)傳遞的荷載所引起。

1.3彈性理論法

彈性理論法是對(duì)樁土系統(tǒng)用彈性理論方法來(lái)研究單樁在豎向荷載作用下樁土之間的作用力與位移之間的關(guān)系，進(jìn)而得到樁對(duì)土，土對(duì)樁，樁對(duì)樁以及土對(duì)土的共同作用模式。以彈性理論法為根據(jù)發(fā)展出一些計(jì)算單樁沉降的方法，這些解法雖略有不同，但一般都基于樁的位移與臨近土位移的協(xié)調(diào)條件，為此，借助于軸向荷載下樁身的壓縮求得樁的位移，又應(yīng)用荷載作用于半無(wú)限體內(nèi)某一點(diǎn)所產(chǎn)生的Mindlin位移解求得樁周土體的位移。由于彈性理論假定樁土界面普遍滿足彈性即界面不發(fā)生滑移這一條件，沿界面諸相鄰點(diǎn)的樁位移應(yīng)與土位移相等，由此即可求得樁身摩阻力和樁端阻力的分布，并進(jìn)而求得樁的位移分布。

1.4單向壓縮分層總和法

單向壓縮分層總和法就是根據(jù)各土層的參數(shù)分別計(jì)算各層的沉降后總和求得總的沉降量。這種淺基礎(chǔ)的最終沉降量的常用計(jì)算方法在樁基設(shè)計(jì)中，主要用于大直徑的的單樁(墩)，考慮到其樁側(cè)阻力的荷載分擔(dān)比相對(duì)較小，樁端底面積大且其荷載分擔(dān)比也較大，因此可仿照擴(kuò)展基礎(chǔ)采用單向壓縮分層總和法計(jì)算沉降。當(dāng)用以計(jì)算深基沉降的其它條件相同時(shí)，用明氏應(yīng)力分布求得的最終沉降與實(shí)側(cè)推算結(jié)果較為接近;而用布氏公式算得的值要比實(shí)測(cè)值大1/2至1/3，并且給出的實(shí)用應(yīng)辦計(jì)算公式及附加應(yīng)力系數(shù)表格。用分層總和法分析單樁沉降時(shí)，要考慮壓縮層的計(jì)算深度，可參照文獻(xiàn)[17][20]的有關(guān)規(guī)定確定，或按照一些實(shí)甩的經(jīng)驗(yàn)公式確定。

2群樁的沉降分析計(jì)算

2.1彈性理論法

彈性理論法群樁沉降分析的塞本假定與單樁相同，其主要依據(jù)是Mindlin解的位移與應(yīng)力解，以此為基礎(chǔ)形成位移法和應(yīng)力法,此外還發(fā)展了一種簡(jiǎn)化彈性理論位移法，以位移解為基本解，但采用應(yīng)力法中關(guān)子樁側(cè)摩阻力為線性的假定，在位移基本解的積分中舍去高階無(wú)窮小量。以Poulos,Buterfield,Davis,Geddes等的群樁沉降彈性分析理論為基礎(chǔ)的計(jì)算體系中，疊加法是比較成熟和應(yīng)用較廣的一種簡(jiǎn)化方法，詳細(xì)闡述了其原理和計(jì)算過(guò)程，該法在忽略樁對(duì)土位移的加強(qiáng)效應(yīng)簡(jiǎn)單的假定基礎(chǔ)上，把單樁的分析擴(kuò)展到樁群，2.2實(shí)體深基礎(chǔ)(等代墩基)法

實(shí)體深基礎(chǔ)法是現(xiàn)在工程界應(yīng)用最廣泛的一種計(jì)算群樁沉降的方法該計(jì)算模式是將承臺(tái)下的群樁及樁間土看作一個(gè)等效墩基的一個(gè)實(shí)體深基礎(chǔ)，在此等代墩基范圍內(nèi)，樁間土不產(chǎn)生壓縮如同實(shí)體墩基一樣工作，然后按照擴(kuò)展基礎(chǔ)的沉降計(jì)算方法來(lái)計(jì)算群樁的沉降。

由于計(jì)算時(shí)考慮的前提條件不同，研究者提出和使用著計(jì)算的不同模式，其主要差別在于選用的假想實(shí)體基礎(chǔ)底面的位置不同，以及對(duì)地基土中附加應(yīng)力的考慮和計(jì)算不同根據(jù)樁距地基土的性質(zhì)不同，樁間土實(shí)際上是會(huì)產(chǎn)生不同程度的壓縮變形，另一方面假想的實(shí)體基礎(chǔ)外圍存在著側(cè)面剪應(yīng)力的擴(kuò)散作用為了消除這些差別對(duì)群樁沉降計(jì)算的影響人們采取了一些措施，集中表現(xiàn)在所采用的模式上。這些措施是:

1.變動(dòng)假想實(shí)體基礎(chǔ)底面的位置，以考慮樁間土存在壓縮變形的可能，這是Peck和Terzaghi等人建議的模式Peck等建議將假想實(shí)體基礎(chǔ)底面置于樁端平面以上高度處，取為樁長(zhǎng)的1/3處(樁位于均勻并土中時(shí))或進(jìn)入持力層深度的1/3(樁穿過(guò)軟弱土層并進(jìn)入堅(jiān)硬土層時(shí)〕這種建議涉及的影響因素過(guò)于單一，因?yàn)榧傧牖孜恢蒙仙囊蛩睾芏?，采用此法不能全面反映這些情況。

2.從群樁樁頂外圍按一定斜率(例如角或1:4斜率)向下擴(kuò)散增大假想實(shí)體基礎(chǔ)底面積，以考慮樁群外圍總剪應(yīng)力對(duì)沉降分析的影響，這是Tomlinson等人的模式。

3.為了改善地基土附加應(yīng)力估計(jì)的精度，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外根據(jù)半無(wú)限彈性體內(nèi)集中力的Mindlin公式發(fā)展了一些估計(jì)樁基荷載作用下地基土附加應(yīng)力的方法，還有一種將Mindlin解與Boussinesq解對(duì)比來(lái)估計(jì)等代墩基的等效基底附加應(yīng)力。

2.3等效作用分層總和法

等效作用法最早由黃強(qiáng)，劉金礪，(1940)提出，隨后被健既樁基技術(shù)規(guī)范推薦采甩此法系將均質(zhì)土中群樁沉降的Mindlin解與均布荷載下矩形基礎(chǔ)的Boussinesq解之比值用以修正等代墩基的基底附加應(yīng)力，然后按一般分層總和法計(jì)算群樁的沉降。

3結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算理論進(jìn)行了分析，包括單樁和群樁的沉降分析，并對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行了論述，但應(yīng)該注意，在實(shí)際中，要采用何種理論要看實(shí)際的情況而定。

參考文獻(xiàn)：

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