单桩荷载沉降关系的数值模拟方法

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1、第23卷第5期岩土力学Vol.23No.52002年10月RockandSoilMechanicsOct.2002文章编号10007598(2002)05059205单桩荷载-沉降关系的数值模拟方法1,2221肖宏彬钟辉虹张亦静王永和1.中南大学土木工程系湖南长沙4100752.株洲工学院土木工程系湖南株洲412008摘要以桩的荷载传递函数为基础考虑桩-土岩共同作用从理论上推导了桩身荷载与沉降关系的数值模拟的迭代模型通过数值模拟分析得到桩顶的P-S曲线可做为确定桩的承载力的依据经过对工程实例的计算与实测对比分析证明该理论可靠方法简单且具有较好的实用性计算得到的P

2、-S曲线与实测的曲线非常吻合关键词传递函数数值模拟共同作用中图分类号0241文献标识码ANumericaliterationmethodfordeterminingload-settlementrelationshipofasinglepileXIAoHong-bin1,2,ZHONGHui-hong2,ZHANGYi-jing2,WangYong-he1(1.CentralSouthUniversity,Changsha410075,Chian;.2.ZhuzhouInstituteofTechnology,Zhuzhou412008,China)Abstra

3、ct:Anumericaliterationmethodfordeterminingload-settlementrelationshipofasinglepileisdevelopedconsideringthepile-soil(orrock)interaction.TheP-Scurveofsuchapileisobtainedandcanbeusedforcalculatingtheloadbearingcapacityofthepile.Comparisonbetweentheresultsobtainedbytheproposedmethodandt

4、hemeasureddataismade;andcloseagreementhasbeenfound.Itisshownthattheproposedmethodistheoreticallyreliable,simpleinapplicationandusefulinpractice.KeyWords:transferfunction;numericalsimulation;interaction了桩的荷载-沉降关系的微分方程及数值分析的1引言迭代模型通过计算得到了桩的P-S曲线结合为了确定单桩完整的可靠的荷载-沉降关对工程实例的实测与计算的对比分析证明其理系

5、即P-S曲线传统的方法是必须做桩的破坏论可靠应用简便计算得到的P-S曲线与实测性荷载试验然而做桩的现场载荷试验既费工的曲线非常吻合又费钱尤其对于大直径桩d3m要进行2桩身荷载传递微分方程及迭代模这类试验需施加很大的试验荷载这无论是从加型的建立载条件还是从试验技术上讲都是很困难的[1]如何根据室内试验得到的有关资料利用理论分析Seed和Reese所提出桩身荷载传递函数的双的方法来确定桩的荷载-沉降关系进而确定桩曲线模型如图1所示即考虑桩-土岩共同的竖向承载力是近年来国内外学者广泛关注的作用后桩侧摩阻力或桩端反力与桩身沉降问题[24]显然对于工程界来说研究这种方法的

6、关系可表示为是很有必要的自Seed和Reese1975年首次提S(z)桩侧摩阻力t(z)=1出桩身荷载传递函数的双曲线模型以来许多学as+bsS(z)者致力于对荷载传递函数的研究为用理论方法Sb确定桩的荷载-沉降关系奠定了理论基础[57]桩端反力s=2ab+bbSb本文以桩的荷载传递函数的双曲线模型为基础考虑桩-土岩共同作用从理论上建立在式1和式2中t(z)表示桩身z位收稿日期2001-08-19作者简介肖宏彬男1957年生株洲工学院土木系副教授中南大学博士研究生主要从事岩土力学与基础工程的教学与研究工作第5期肖宏彬等单桩荷载-沉降关系的数值模拟方法593置处的

7、桩侧摩阻力S(z)表示z位置处的桩身沉dPdPdz=6降as和bs表示为桩侧土的荷载传递参数sdSdzdS表示为桩端土的反力a和b表示为桩端土的将式3,4代入式6有bb荷载传递参数dPupEA=t7dSP将荷载传递函数的双曲线模型式(1)代入式(7)并令a=uEA可得到paSdP=dS8P(a+bS)ss式8即为考虑了桩-土共同作用的桩身荷载和沉降关系的传递微分方程此微分方程是可解的笔者另有文论述但是由于P和S均为z的函数使得解微分方程后得到的P和S的函数关系式很复杂应用起来很不方便也有学者为图1桩侧摩阻力与桩身位移的关系Fig.1Relationshipbet

8、weensidefric