标准规范下载简介

第4其 2004 年 2 月

岩石力字与工程字报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering

何思明郭 强 卢国胜

STUDY ON SETTLEMENT CALCULATIONOF SINGLEPILE

DB34／T 3267-2018 公路养护工程设计文件编制规范HeSiming,GuoQiang,LuGuosheng ('Deparimen!of CivilEngineering,Southwest JiaolongUniversity,Chengdu 610031 China) (Construct Commitee of Chengdu Ciry , Chengdu 610030 China)

单桩沉降计算是研究得比较深入的课题，从已 有的研究方法来看，主要包括：弹性理论方法、荷 载传递法、剪切位移法以及各种数值分析方法。弹 性理论方法又有位移法和应力法两种。位移法直接

采用Mindlin位移解对单桩进行变形分析，土体特 性仅用土的衡定的变形模量来体现，显然与实际土 体的非线性特性和成层分布特性相差甚远，无论在 理论上还是在工程实践中都不可取。而文[1]的研究 表明，土体的非线性特性和成层分布特性对土体的 应力分布的影响较小，完全可以采用Mindlin应力 解来研究土体中的应力分布，因而出现了基于应力

解的弹性理论方法，特别是基于Geddes应力解的单 桩沉降计算方法得到了较为广泛的应用。 常规的应力方法采用分层总和法计算土体变 形，仍不能考虑土体的实际本构关系；同时，分层 总和法只考虑了土体中的竖向应力对变形的影响， 而不能考虑侧向变形对其影响，因而在理论上也不 完善。为此，针对上述缺陷，本文在常规基于 Geddes应力解的单桩沉降计算理论基础上，对其进 行了比较成功的改进采用Geddes三向应力解来确 定士体中任意点的三向应力分布，考虑了土体的弹 性非线性本构模型，并采用修正分层总和法计算土 体变形。 本文方法在理论上更趋完善，更能够反映土体 的实际变形特性。

Geddes假设单桩在桩顶竖向荷载作用下，其荷 载大小由桩侧阻力和桩端分担，其中，侧向阻力荷 载又分解成2部分；（1）沿桩侧呈矩形均匀分布的 则阻力；(2）沿桩侧呈三角形分布的侧阻力。如图1 所示。

,=0a+,+,=(+()+((

何思明等单沉降计算理论研究

0,=0+0+0 b ++（2)

O, =0:b +0:s +0et

=Tr +Trs +T = (

式(1)~(4)中：L为单桩桩长；P，P，P分别为 单桩桩端分担的荷载，桩侧分担的矩形均布侧阻力 和单桩分担的桩侧三角形分布的侧阻力；I，「s I分别为桩端荷载、矩形均布侧阻力分担的荷载和 三角形侧阻力分担的荷载作用下，土体中任意点的 竖向附加应力系数；I，I。，I分别为桩端荷载、 矩形均布侧阻力分担的荷载和三角形侧阻力分担的 荷载作用下，土体中任意点的向附加应力系数； Ieb，I。，I。分别为桩端荷载、矩形分布侧阻力分 担的荷载和三角形侧阻力分担的荷载作用下，土体 中任意点的e向附加应力系数；I，I，I分别 为桩端荷载、矩形均布侧阻力分担的荷载和三角形 侧阻力分担的荷载作用下，土体中任意点的附加剪 应力系数。 公式中的附加应力系数可根据Geddes应力公 式计算。文[2]根据Mindlin应力解推导了上述3种 荷载作用下轴线及非轴线位置土体中的应力分布系 数公式。由于公式比较复杂，在此不便一一列出， 仅给出矩形均布侧阻力荷载作用下土体中任意点的 应力分布计算公式(5)～（8），计算简图如图2所示， 其余公式请参考文[2,3]。

图2矩形均布侧阻力下应力计算简图 Fig.2Stress calculation figure under rectangly distributed lateral resistance

在轴线上且m>0时，式(5)~(8)可分别简化为

何思明等，单桩降计算理论研究

4修正分层总和法[6.7

有了以上计算公式，单桩在竖向荷载作用下 土体内任意点处的三向应力就确定了，再根据弹性 理论公式就能确定土体内任意点处的3个主应力。 具体计算过程参见文[4]。

3土体弹性非线性本构方程[5]

Konder等发现，在三轴试验中JTG 3830-2018 公路工程建设项目概算预算编制办法，主应力差(o 0)与轴向应变.符合双曲线关系，即

式中：a，b为材料常数。 土体弹性模量按下式计算：

de. (a+be,)?

图3修正分层总和法计算图 Fig.3Calculation figure with modified layere summation

（1）将基底土划分为N层，每一层的厚度为h; i=1,2..….,n)要求土层的分界面为土层的划分线 土层厚度宜为2m左右，地基计算深度按照地基规 范处理。 (2）根据Geddes公式(1）~（4），计算土体内各分 层土厚度中点处的三向应力，经过坐标变换求得相 应点处直角坐标系下的三向应力(o）：，（o）： (o)；，（,)：，（），（），；根据弹性理论公式 计算每一分层中点处的3个主应力(o）：，（，)： (o),(i=1,2,3, ... ,M) (3）取各土层原状土样做室内三轴试验，求出 各土层的主要物理力学指标,包括：,C，，R,

式中：R,为土的破坏比；cJTS 124-2019 航道保护范围划定技术规定，β分别为土的粘聚力 和内摩擦角；K，n为试验参数。 土的切线泊松比按下式计算：