水泥搅拌桩有效桩长的确定

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1、第3期水利水运工程学报No.32002年9月HYDRO-SCIENCEANDENGINEERINGSep.2002水泥搅拌桩有效桩长的确定曾友金,章为民(南京水利科学研究院,江苏南京210029)摘要:采用线弹塑性荷载传递函数,按极限承载力控制法确定水泥搅拌桩的有效桩长.分析了土的泊松比、桩刚度系数、桩端土持力层弹性模量与桩周土弹性模量之比、桩径、桩侧极限位移和桩顶沉降量等因素对水泥搅拌桩有效桩长的影响,其结果表明,除土层泊松比对有效桩长影响不明显外,其余因素均有一定或较大的影响.关键词:有效桩长;极限承载力;荷载传递函数;水泥搅拌桩中图

2、分类号:TU473.1文献标识码:A文章编号:1009-640X(2002)03-0014-07Determinationofeffectivelengthofcement-mixedpilesZENGYou-jin,ZHANGWe-imin(NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing210029,China)Abstract:Accordingtotheultimatebearingcapacitycontrolmethod,theeffectivelengthofacement-mixedpil

3、eiscalculatedwiththelinearelastic-plasticloadtransferfunction.InfluencefactorsofeffectivelengthsuchasPoisson.sratioofsoil,coefficientofrigidityofpile,elasticmodulusratioofthebottomsoilandsurroundingsoil,pile.sdiameter,sideultimatedisplacementandtopsettlementofpileareanaly

4、zed.ItcanbeseenthatthefactorshavecertaineffectsontheeffectivelengthexceptPoisson.sratioofsoil.Keywords:effectivelength;ultimatebearingcapacity;load-transferfunction;cement-mixedpile[1-11]根据桩土的特性,水泥搅拌桩存在一有效桩长.如何确定水泥搅拌桩的有效桩长,使其既能满足工程需要,又不致过长而造成浪费,一直是工程实践中极为关注的问题.由于影响确定有效桩长的

5、因素较多,用[2][5,9,11]工程观测和荷载试验确定的有效桩长,其差别较大.目前已提出的计算桩的有效桩长的方法有:极限承载力控制法、桩顶沉降控制法、桩土刚度比确定法、桩侧摩阻临界位移确定法、桩身强度控制法、荷载)[3]沉降理论曲线确定法和基桩刚度控制法等.工程实践中在水泥搅桩中掺入水泥的比例一般不超过20%,故水泥搅拌桩介于柔性桩和刚性桩之间,其桩土接触面荷载传递与刚性桩荷载传递的特点并无很大差[11][12]别.因而,本文借鉴刚性桩的荷载传递机理以及单桩荷载)沉降曲线,用极限承载力控制法分析影响水泥搅拌单桩有效桩长的因素.文献[3]

6、中定义:当桩的形状、截面积、桩身材料等和地基土的特性一定时,在某定值的桩顶沉降下,随着桩长的增大,桩承载力的增加渐趋缓慢,当桩长达到某一数值、桩承载力的增加几乎为零时,取桩承载力增加收稿日期:2001-11-12作者简介:曾友金(1976-),男,江西萍乡人,主要从事土工数值分析及土工离心模型试验.第2期曾友金,等:水泥搅拌桩有效桩长的确定15[13]值已非常缓慢的某一点所对应的桩长为桩的有效桩长.该定义也适用于临界桩长,因而较为完整.本文也按该定义确定有效桩长.1桩顶荷载及沉降计算在桩-土的力学模型(见图1)中,假设桩为匀质截面的弹性杆

7、,将桩周和桩端下土的作用简化为弹簧,并用理想线弹塑性荷载传递函数近似表示.各符号意义为:Um,Ub分别为桩侧土和桩端土的弹性极限位移;K1为桩侧土等效抗剪刚度;K2为桩端土等效抗压刚度;P,S分别为桩顶荷载和桩顶沉降;S,U分别为桩侧摩阻力和桩的位移;Qb,Sb分别为桩端阻力和桩端位移;L为桩长.由于水泥搅拌桩介于柔性桩和刚性桩之间,为了发挥其承载力,一般允许水泥搅拌桩有相当大的桩顶沉降.在此沉降量下,其桩周土可能部分进入塑性或完全处于塑性状态,但桩端土仍处于弹性状态.因而可分两种情况,即桩周土部分进入塑性、桩端土处于弹性状态,以及桩周土

8、全部进入塑性、桩端土处于弹性状态来讨论水泥搅拌桩的有效桩长.图1简化的桩-土力学模型Fig.1Mechanicalmodelforthepile-soilsystem1.1桩周土部分进入塑性状