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1、桩基水平承载力计算单桩水平承载力计算方法的比较分析第4期 辽 宁 交 通 科 技・19・15桩基水平承载力计算单桩水平承载力计算方法的比较分析第4期 辽 宁 交 通 科 技・19・15桩基水平承载力计算单桩水平承载力计算方法的比较分析第4期 辽 宁 交 通 科 技・19・15桩基水平承载力计算单桩水平承载力计算方法的比较分析第4期 辽 宁 交 通 科 技・19・15桩基水平承载力计算单桩水平承载力计算方法的比较
2、分析第4期 辽 宁 交 通 科 技・19・15桩基水平承载力计算单桩水平承载力计算方法的比较分析第4期 辽 宁 交 通 科 技・19・15桩基水平承载力计算单桩水平承载力计算方法的比较分析第4期 辽 宁 交 通 科 技・19・15桩基水平承载力计算单桩水平承载力计算方法的比较分析第4期 辽 宁 交 通 科 技・19・15单桩水平承载力计算方法的比较分析胡立万 周建国(大连理工大学,大连116023)摘 要 对港
3、工桩基规范推荐的三种桩的水平承载力的计算方法:即m法,p-y曲线法、NL法进行了比较分析,得出一些有益于港工桩基设计的结论。关键词 桩 水平荷载 计算方法 比较分析1 前言m法的解法通常有两种:一种是解析法,利用数我国现行的港工桩基规范共推荐了桩的水平承载力的三种计算方法:即m法,p-y曲线法、NL法。这三种方法各有其优缺点和适用范围,对它们进行比较分析,可以对港口工程的桩基设计起到一定的指导作用,是一项很有意义的工作。2 三种方法的比较分析2.1 m法2.1.1 m法简介m,学方法直接求解桩的挠曲微分方
4、程,再从力的平衡条件求出桩各部分的内力和位移。另一种是数值方法,如采用基于地基系数的有限单元法或有限差分〕法来解题。这两种方法在文献绍。时。如果多层地基,这种均质地基简化将会使计算结果出现工程上无法接受的误差。根据作者的计算表明,采用这种算法,泥面位移与桩身最大弯矩的相对误差能达到30%。而多层地基情况在港口工程中是普遍存在的,所以在使用解析法时要注意这一问题。当桩在泥面以上有部分自由长度时,解析法需要把桩分成泥面以上和泥面以下两段分别计算。与解析法相比,数值方法可以方便地考虑多层地基与变刚度桩问题,并能
5、把桩身自由段与入土段统一划分单元进行计算,可以得出非常精确的计算结果。作者推荐在有条件的情况下,应尽量采用数值方法。5〕6〕在文献〔与文献〔中,分别推荐了两种多层地,可以求得解析解,,在国内外得到广泛应用。2.1.2 m法适用范围m法适用于正常固结的粘性土和一般砂土。原规范〔1〕认为当桩的泥面位移≤10mm时,使用m法误差较小,然而大量试验证明,在小位移时土也表现出较强的非线性,且位移越小,m值变化越大。因此在小位移时线性假设也是不恰当的。由于m法使用方便,在新修订的规范中仍予以保留,但取消了小位移条件限
6、制,当泥面位移较大时,m值应根据文3〕献〔中介绍的试验方法确定。基当量m值的计算方法,比规范中推荐的加权平均法计算当量m值的精度要高得多,值得借鉴。2.2 p-y曲线法2.2.1 p-y曲线法简介p-y曲线法属于复合地基反力法的一种,能够2.1.3 m法的不足对m法而言,m值是对计算结果比较敏感的一个参数,m值正确与否,直接关系到计算结果的正确性。但对于同一种土质,m的取值范围相当大,而且在同一土质条件下,水平荷载的变化、桩身刚度的变化都会引起m值的改变,因此,对于一个特定的桩基计算问题,在没有试桩的情况
7、下,很难确定一个合适的m值,尤其是对于那些缺乏实际工程经验的设计人员来说更是如此。2.1.4 m法的解法对桩、土体系作非线性分析。在这一方法中,横向荷载所产生的土反应由p-y曲线表达,各深度处的p-y曲线法被假定为互不干扰的并共同构成一个曲线族来表达桩、土体系的应力应变性状。p-y曲线法的实质是桩按线弹性理论分析,但考虑了土的非线性和塑性变形的影响。・20・2.2.2 p-y曲线法的适用范围辽 宁 交 通 科 技 2003.8法和数值方法(如有限单元法和有限差分法)。这两11〕种方
8、法在文献〔中有详细介绍。一般来说,p-yp-y曲线法考虑了桩、土作用的非线性,使用条件不受水平位移大小的限制,既可用于水平位移较小的情况,又能用于水平位移较大的情况15,尤其是p-y曲线法不仅能用于短期静载的计算,还可用于循环往复荷载的计算,从理论上讲,p-y曲线法非常适用于港口工程和海洋工程的桩基计算,适用范围要比m法广的多。2.2.3 p-y曲线法的不足p-y曲线法最早由美国Matlock等人提出,并被列入美国API规范。
