张广栋

早期对群桩的研究，只考虑桩与桩之间通过桩台的相互作用，按桩的刚度来分配水平力，而忽略了通过土的相互作用。后来Poulos等人认识到桩与土相互作用的重要性，在分析方法中应用弹性理论考虑了这种作用，但Focht和Koch考虑到了上述弹性方法的缺陷，把Poulos的弹性群桩效应和单桩非线性的p—y曲线结合起来，在与单桩同样的土反力p作用下，群桩对应位移值y比单桩的大，利用单桩的p—y曲线，乘以群桩的位移增大系数来考虑其影响。但上述方法不但计算麻烦，而且与各桩的实测值不符，这主要是对群桩在水平力作用下的性状与破坏机理研究甚少所致。现在对群桩的工作性状和破坏机理的研究，按其主要影响因素分析如下。

1 桩距与桩数的影响

不论砂性土或是粘性土，当桩承受的水平力较小，桩间的土尚未达到塑性状态时，土中应力传播后重叠的影响随柱距的增加而减少，这也为Mindlin的群桩效率公式所证实。当桩所受荷载较大，桩间土体达到塑性状态时，由于前后桩间土体的塑性区的重叠，使桩间土体受到相互干扰，其影响范围随桩距的加大而减少。根据试验得到，群桩的水平承载力与群桩中的一根桩的p—y曲线(桩土的受力变形关系曲线)随桩距的减少而折减。当桩距较大时则双排桩及更多排桩接近于单排桩的情况，见图1。

2 受荷方式的影响

竖向荷载的影响:按惯例，在确定桩的水平承载力时，一般是不考虑竖向荷载影响的。但实际工程中桩(双排桩)既承受水平力同时也承受竖向荷载。这时，桩的受力由纯弯变为压弯状态和拉弯状态，竖向荷载产生的压应力可以抵消一部分桩身受弯产生的拉应力，拉弯状态则相反。

对抗滑桩而言，有意义的是若桩台有竖向荷载时，桩的水平承载力会有所提高，对于低桩台，可以提高20%～40%;对于高桩台可以提高16%左右。

循环荷载的影响:一般海工建筑物受波浪力作用，具有循环荷载性质。桩受循环荷载后，使桩周土体松动、软化，承载力降低(见图2)，土抗力也降低。浅层土降得多，砂性土降得少。土抗力随循环次数的增加而降低，循环加载的次数达4次～5次后，p—y曲线趋于稳定。

3 桩顶嵌固的影响

单桩桩顶一般是自由的，桩身刚度较小，弯矩较大，最大弯矩点的位置，土的塑性区的位置和桩的位移零点位置均较相应群桩中任一桩要高。而群桩又有固接和铰接之分，桩顶带钢筋混凝土桩台的群桩一般是固接的。从对单桩、双桩及三排桩桩顶固接和铰接的模型的对比试验可以看出桩顶固接是有利的(见表1)。

表1 单桩、双桩与双排桩的固接和铰接情况对比

4 排桩中各桩受力的不均匀性

在水平作用力下群桩中各桩所受的力，过去一般是均匀分配给各桩。假想嵌固点法按桩的刚度分配给各桩。Poulos对封闭形布置的群桩进行分析后指出，群桩外边缘桩分配到的水平力最大且对称相等，中间桩分配到的水平力最小。从以前的饱和亚粘土和砂土中的模型试验结果得知，不论是粘性土还是砂土，桩头连接不论是铰接还是固接，总是荷载作用方向的前排桩分配到的水平力最大，后排桩受到的水平力最小(见图3，图4)。这一现象也被黄河洛河口钻孔灌注桩的现场试验所证实。Holloway在砂土中8根木桩的现场试验中，实测前后桩的弯矩分布图的对比，也证实了这一结论，这是有实际意义的新规律。这可从理论上作如下的解释:当加荷时，各桩应力传播叠加于荷载作用方向最远的前桩，致使前桩弯矩较大，而提前断裂。随着荷载的加大，桩群的上层土体进入塑性状态，前、后桩的破裂面交叉，使桩间土体松动软化，则引起后桩承载力降低。而前桩土体处于半无限状态，其承载力略等于或大于单桩。

5 结语

本文认为当双排桩的排距大于一定的值后，两排桩不再相互影响，这一点应该是正确的(如果桩顶连梁刚度适当大，桩梁间为刚接的话)。

［1］张 敏，蔡海勇.双排桩基托梁∏形结构计算理论探讨［J］.山西建筑，2010，36(11):100-101.