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桩身轴向荷载传递机理及其特点分析
时间:2015-11-27  点击量:

新校区一期工程桩基完成后,指挥部组织专人结合施工、检测资料以及在桩基施工过程中的总结体会进行了商讨并汇总,重点对桩身所受轴向荷载的传递机理及摩阻力等进行了讨论,具体结果如下。

一、荷载传递过程土体对桩体的支承力

桩基础在受到轴向荷载作用时,其顶部会在荷载的作用下产生沿桩身方向的沉降,这种沉降产生的原因主要有两方面,一是桩基自身的弹性压缩,二是桩底的各土层产生的土体压缩之和,由于桩基础在施工过程中桩与桩周土是紧密接触的,因此当桩基受到轴向荷载而产生纵向沉降时桩土之间会产生作用力与反作用力,桩对土产生向下的力的同时土对桩产生相反方向的力即为通常意义上所说的桩侧摩阻力。因此桩顶在荷载作用下沿着桩身向下传递的过程中,需要不断的去克服桩周产生的摩阻力,而随着桩身轴向荷载向下传递的越来越小,桩周的摩阻力也变的越来越弱,直至最后所有的剩余荷载全部被桩端的土层所承担,产生桩底反力,即桩底的剩余轴向力(桩底支承反力)等于作用于装顶端的全部荷载之和与全部桩侧摩阻力的差值。

了解了桩的荷载作用原理后我们很容易根据地质条件勘探所求得的桩侧极限摩阻力以及桩底的极限阻力去求得桩的极限承载力为前两者之和。

桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩土间的变形性态有关,并各自达到极限值时所需要的位移量是不相同的。桩底阻力发挥时需要桩底土体自身产生较大的纵向压缩值时才能够产生,而桩侧摩阻力的发挥不需要桩土间产生太大的纵向位移。

二、桩侧阻力的影响因素及其分布规律研究

桩侧摩阻力的分布及其大小直接决定着桩身轴向应力分布值的变化,因此如何更好的掌握桩侧摩阻力的分布对研究分析桩体的状态、寿命起着至关重要的作用。

桩侧摩阻力是由于桩和桩周土体土间发生相对位移产生的,其影响因素很多,作用机理复杂,总结起来主要包括以下两个方面,一是桩侧土体的性质、类别,这是影响桩侧摩阻的首要因素,即使在相同荷载的条件下不同土体也会产生不相同的桩侧摩阻;二是土体的应力状态、桩土作用的时间、桩体自身的刚度、桩基施工的方法等都会对桩侧摩阻力产生影响。

在影响桩侧摩阻力的诸多因素中桩周围土体的性质、性状是主导因素。从其作用机理分析我们不难发现,桩侧摩阻力的产生实际上就是桩侧土承受荷载而产生剪切的过程,其最终摩阻力的大小就是土体抗剪强度的大小,土体抗剪强度越大则桩侧摩阻就会越大,反之就会越小,而土体的抗剪强度大小直接取决于土体的性质、类别及其存在的状态;其次从位移角度分析,桩自身的刚度也会对桩侧摩阻力产生很大的影响,当桩的刚度较小时,桩顶部截面的位移较大而底部截面的位移较小,意即在此种状况下位于桩基础顶部的桩侧摩阻力大而位于其底部的桩侧摩阻力则小,但当桩体自身的刚度较大时,桩身的各截面所产生的位移基本相同,然而由于桩体下部侧面的土体初始法向应力大,因此土体的抗剪强度也大,所以在桩基础靠下部分的桩侧摩阻力要比靠上部分的更大;最后从时间效应上分析,由于桩体下部的土体在受压变形的过程中是逐渐完成的,因此说桩侧的摩阻力承担的荷载是一个由桩体上部向下部转移的过程,这本身就是一个时间过程,同时在发生转移的过程中土体的性质状态也有可能随之而产生变化,因此说时间效应也是影响桩侧摩阻力不可忽视的因素之一。

 

 

 

 

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