桩的侧摩阻力分布曲线的理论分析和实际比较文档格式.doc

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了解这个问题有助于加深对桩基承载力的理解。

桩的荷载传递机理研究揭示的是桩—土之间力的传递与变形协调的规律，因而是桩的承载力机理和桩—土共同作用分析的重要理论依据。

研究表明：

桩在外荷载Q的作用下，首先是桩身上部受到压缩而产生相对土的向下位移；

与此同时，桩的侧表面受到土的向上摩阻力Qs的作用。

随着荷载的增加，桩身压缩量和位移量逐渐增加，桩身下部的摩阻力也逐渐发挥，桩身荷载传递到桩底，桩底土层受到压缩而产生桩端阻力Qp。

即桩顶荷载Q通过桩侧阻力和桩端阻力传递到桩周围土层中。

这里，重点研究侧摩阻力qs的大小与分布。

一．桩侧阻力沿深度分布

由于问题的复杂性，精确的研究要通过推力并辅以实验验证，才能比较接近真实。

这里先从受力分析方面入手，进行理想化分析。

一）桩侧阻力实质是摩擦力，而摩擦力的大小和两方面的因素有关。

（1）摩擦系数f

（2）作用与摩擦面上的压力G

即

土力学的基本知识：

土的侧应力随深度的增大而增大，这一点类似水的压力。

我们把滑动摩擦力F等同桩的侧摩阻力，土的侧应力（压力）等同木块的压力。

土的侧压力随深度增加而增加，桩的侧摩阻力必将随桩的深度而线性增加。

据此，桩侧摩阻力沿深度呈三角形分布。

如图：

二）1．首先回顾一下材料力学中，剪切胡可定律：

在剪切比例及县范围内，切应力与切应变成正比。

对桩而言，桩身轴力随深度增加而减小。

而桩侧土因受到摩擦力（桩表面侧摩擦力，实为剪应力）而产生剪切变形，姑且理解为摩擦力的大小和剪切便形成线性关系。

据此，桩侧摩阻力沿深度呈梯形或倒三角形分布。

2．

桩身下段的侧摩阻力

桩身下段的侧摩阻力，取决于桩身下段的位移大小。

对于端承桩，位移较小，侧阻较小；

对于摩擦桩，位移较大，侧阻力较大。

二．结论：

综合以上几点，桩侧摩阻力分布如图:

此图可称之为“菜刀分布”，刀把的大小取决于桩端土的弹性模量，刀尖的存在是因为装顶部的侧压力较小

。

三．具体分析

一）侧摩阻力的大小与分布

以上只是从桩土共同作用的受力角度进行分析，实际上，桩侧单位面积的摩阻力qs的大小除与土的性质，桩的材料有关外，还于桩长，桩径，施工工艺有关。

对于挤土的打入桩，沉桩将是桩周土向四周挤压，因而土对桩身的摩阻力增大；

对于钻（挖）孔灌注桩，由于先行成孔，周围的土体向孔内松动，有应力释放作用，因而桩身摩阻力减小。

在相同的施工工艺和土层条件下的摩擦桩，由于桩长不同，qs的大小与分布也不同。

例如，国内某工程设置在细砂中的两根直径700mm钻孔桩，长度为40米的一根，桩顶作用极限荷载为5.75MN时，侧摩阻力平均值为57kPa；

而长度为20米的桩，侧摩阻力平均值为33KPa，仅为前者的60％。

很多实例资料表明，qs的分布式多种类型的曲线。

粘性土中打入桩qs沿深度分布近似抛物线，桩顶处无摩擦力。

桩身中段摩擦阻力最大。

砂土中打入桩的qs值，开始随深度近乎线性增加，至一定深度后接近均匀分布（如图）。

二）桩土相互作用对qs的影响

在沙土地基上打桩，会把靠近桩周薄层的砂拖下去，并把周边的砂挤密，机密区内土的内摩擦角增大。

使qs提高。

越接近桩的表面砂越密实，向外逐渐减少，至3倍桩径处挤密效应趋于消失。

打桩停止后，靠近桩表面的土的挤密效应会由于应力调整又有部分的消失，故qs是现增加，后有可能减小。

在粘性土中打桩，虽有挤密桩周土的作用，但却使桩周土约一倍桩径范围内的土受到扰动，引起桩周土的重塑，土的结构发生明显变化；

此外，对于饱和土体，挤压和震动作用，还会在土中引起超静水压力。

打桩停止后，经过一段时间，孔隙水压力逐渐消散，土体不断固结，使土的结构得到恢复。

所以，《建筑基桩检测规范》规定，

用静载荷试验法确定桩的承载力，从成桩到实验的休止时间：

对砂土类不应少于7天，对粉土类不应少于十天，对一般粘性土，不应少于15天，对淤泥或淤泥质土不应少于25天。

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