刚性桩复合地基桩间土拱效应分析及桩土应力比计算

刚性桩复合地基桩间土拱效应分析及桩土应力比计算*
武崇福，郭维超
(燕山大学建筑工程与力学学院，河北秦皇岛066004)
[摘要]通过分析刚性桩复合地基桩土相互作用机理，对桩间土拱效应及中性面上桩土应力比进行了研究。刚性桩复合地基工作时，桩间土满足竖向成拱的条件，在桩体中性面上形成竖向三维土拱，其承担的部分荷载通过三维土拱传递至桩体，桩土应力比在中性面上达到最大。通过对桩间三维土拱进行力学分析和计算，得到桩间土通过土拱传递至桩体的荷载表达式，并推导出刚性桩中性面上桩土应力比的计算公式。研究表明，中性面上桩土应力比与土体内摩擦角、黏聚力、桩土摩擦角、桩径、桩长、桩侧摩阻力等参数成正比，与桩间距成反比。计算公式经工程实例验证，有较好的吻合性。

内容摘抄：

1桩间土拱的形成机理及形状
1.1桩间竖向土拱的形成机理
土拱效应是广泛存在的自然现象，形成土拱必须满足一定的条件，在1943年，Terzaghi9)通过活动门试验证实了土力学领域中土拱效应的存在，并得出土拱效应存在的两个条件：一是土体之间产生不均匀位移或相对位移，二是存在提供稳定支撑的拱脚。贾海莉1认为土拱的形成还须满足一个条件，即拱体形成处土体中的剪应力小于其抗剪强度。

2桩间土拱的受力分析
2.1基本假定
1)刚性桩中性面以上土质是均匀的，各向同性的。
2)主土拱厚度一般相对其高度而言较小，计算时不计主土拱自重。
3)主、次土拱拱脚无转动约束，为铰支承。

3中性面上桩土应力比计算
通过以上分析可知，基础竖问荷载通过褥垫层由刚性桩和桩间土共同承担，桩间土因为存在不均匀位移在刚性桩中性点处形成竖向土拱，将部分荷载传递至桩体，因此，在中性面上桩身应力达到最大，土的应力达到最小，对应的桩土应力比最大。

4工程实例
该工程为一栋居民住宅楼，位于秦皇岛市海港区，地上34层，地下2层，剪力墙结构，根据地质勘察报告，施工场地地层分布较为复杂，主要的土层分布及参数如表1所示。

（略）

投稿会员：可爱莹