抗拔桩荷载—位移曲线的荷载传递法解析
2011-07-30奚笑舟陈龙珠
铁道建筑 2011年7期
奚笑舟,陈龙珠
(上海交通大学 船建学院 安全与防灾工程研究所,上海 200240)
荷载传递法自Seed和Reese(1957)提出后,由于其概念简单,应用方便,只需确定桩侧和桩端的荷载传递函数,经过简单运算即可得到单桩荷载—沉降关系式,因此受到工程技术人员的认同。近年来,学者们在抗拔桩的研究中也引入了荷载传递法,取得了不错的效果[2-3]。对于桩侧土的荷载传递函数,很多研究表明,双曲线型的传递函数能够较好地模拟桩土间的荷载传递特性[4]。由于双曲线型的传递函数会带来微分方程求解上的困难,所以一些学者用折线来对其进行简化,如陈龙珠等[5]提出的双折线模型、刘杰等[6]提出的三折线软化模型等。本文采用三折线弹性—应变硬化—理想塑性荷载传递函数来分析抗拔桩的荷载传递规律,建立了一种适合于层状地基中抗拔桩的轴向荷载—位移关系曲线的非线性解析算式,并利用既有文献中的原型试验数据来进行拟合分析,以此检验该方法的可行性。
1 抗拔桩荷载—位移曲线解析算法公式推导
1.1 荷载传递法基本微分方程
在抗拔桩中,桩身受力为拉力,其荷载传递法的桩土计算模型如图1所示,桩侧摩阻力与桩端阻力均用非线性弹簧表示,桩身轴力以拉力为正。由于桩身自重与桩顶加载方向相反,所以在解析中需考虑桩身自重的影响。
根据图1中桩微段的Z向静力平衡,可以得到桩身轴力Q(z)、材料重度γ(在地下水位以下取有效重度)、桩身截面……
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