堆载作用下桩基负摩擦特性分析

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桩基工程中时常会遇到在桩周地面堆载而使桩受到负摩擦的问题。负摩擦非但不对桩提供支撑,反作为外荷载施加于桩身而产生不利影响。众多学者曾对桩基负摩擦进行研究,但对完全理解和处理负摩擦问题尚不够充分。本文从具体问题入手分析负摩擦力分布规律和影响因素,并在此基础上给出一些理解和建议,具体内容如下:(1)负摩擦力的估算方法。估算负摩擦力的方法较多,但目前还没有一种方法可以简便全面地考虑所有主要影响因素。本文提出堆载作用下单桩摩擦力呈三段式分布,并由数值计算结果给出计算其控制点的回归公式,如此可简便绘出单桩负摩擦力分布曲线,并通过计算对比验证该方法的准确性。(2)对一些未有定论问题的分析。某些在实际工程中具有相当意义的问题并未得到相应重视,如桩顶加载与堆载施加次序;堆载产生负摩擦力后将其部分或全部卸除;堆载对桩基极限承载力的影响等。计算表明:荷载施加次序代表桩土界面两侧塑性加载和弹性卸载的次序。先加载后堆载时,摩擦力曲线随加载值增加“向上移动”;先堆载后加载时,摩擦力曲线随加载值增加“向右移动”。堆载的卸载会降低负摩擦力并可能产生一定拉应力;如仅考虑土对桩的支撑而忽略沉降与桩身强度破坏等因素,堆载会提高桩基极限承载力。(3)承台下群桩负摩擦的分析。计算表明承台刚度对基桩轴力与沉降有显著影响,但是对摩擦力并无明显影响;位置不同处基桩受力不同,但中性点深度比却不随位置变化;下拉力和沉降均与桩数正相关,下拉力与桩间距正相关,沉降与桩间距反相关。(4)屏蔽桩问题的分析。计算表明,设置屏蔽桩可减小基桩负摩擦力和沉降,起到显著的保护作用。并且保护作用与屏蔽桩桩长和桩径和排数正相关、与屏蔽桩与基桩距离以及屏蔽桩间距反相关。(5)对规范的修改建议。将本文方法计算结果、规范方法计算结果与有限元计算结果进行对比,分析规范方法的不足并提出对规范的修改意见。(6)实际工程问题的分析。计算港珠澳大桥桥隧结合部堆载引起桩基负摩擦力,对工程中未满足沉降控制条件的部分设计提出修改意见。
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