超長(zhǎng)大直徑群樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算

超長(zhǎng)大直徑群樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算

1計(jì)算方法1b土壤切變模量w在半無限的彈性體中，模塊倫的集中負(fù)荷可以是由均質(zhì)土中的點(diǎn)決定的。w=Q16πG(1-υ)[3-4υR1-8(1-υ)2-(3-4υ)R2+(z-c)2R31+(3-4υ)(z-c)2-2czR32+6cz(z-c)2R52](1)w=Q16πG(1?υ)[3?4υR1?8(1?υ)2?(3?4υ)R2+(z?c)2R31+(3?4υ)(z?c)2?2czR32+6cz(z?c)2R52](1)式中:υ為土的泊松比;G為土的切變模量;Q為集中力荷載,其余為變量,見圖1.2樁頂與樁端分擔(dān)pb的荷載范圍當(dāng)樁端阻力為集中力時(shí),如圖2所示,Geddes利用上述Mindlin集中力作用下的位移解,得到樁端集中力引起的位移,即w=Q16πG(1-υ)[3-4υR1-8(1-υ)2-(3-4υ)R2+(z-L2)2R31+(3-4υ)(z-L2)2-2L2zR32+6L2z(z-L2)2R52]=Q16πGL2(1-υ)×[3-4υA-8(1-υ)2-(3-4υ)B+(m-1)2A3+(3-4υ)(m-1)2-2mB3+6m(m-1)2B5]=ΡbL2Κb(2)w=Q16πG(1?υ)[3?4υR1?8(1?υ)2?(3?4υ)R2+(z?L2)2R31+(3?4υ)(z?L2)2?2L2zR32+6L2z(z?L2)2R52]=Q16πGL2(1?υ)×[3?4υA?8(1?υ)2?(3?4υ)B+(m?1)2A3+(3?4υ)(m?1)2?2mB3+6m(m?1)2B5]=PbL2Kb(2)式中:A2=n2+(m-1)2;B2=n2+(m+1)2;n=r/L2;m=z/L2;L2為樁入土深度;Pb為樁端集中力,即樁端分擔(dān)由樁頂荷載按端阻比傳遞的荷載;Kb為樁端集中力位移影響系數(shù),Κb=116πG(1-υ)[3-4υA-8(1-υ)2-(3-4υ)B+(m-1)2A3+(3-4υ)(m-1)2-2mB3+6m(m-1)2B5]Kb=116πG(1?υ)[3?4υA?8(1?υ)2?(3?4υ)B+(m?1)2A3+(3?4υ)(m?1)2?2mB3+6m(m?1)2B5]3變化參數(shù)2r2,2r2-3,3,5-4,3,5-,3,5.如圖3,設(shè)樁側(cè)摩擦阻力為三角形分布圖.樁側(cè)摩擦阻力總的合力為P,三角形底部的荷載為2P/l,因此dh段內(nèi)的荷載為dq=(2P/l2)hdh.該種情況下土體中任一點(diǎn)A(r,z)的豎向位移為w=∫L20dq16πG(1-υ)[3-4υR1-8(1-υ)2-(3-4υ)R2+(z-h)2R31+w=∫L20dq16πG(1?υ)[3?4υR1?8(1?υ)2?(3?4υ)R2+(z?h)2R31+(3-4υ)(z-h)2-2hzR32+6L2z(z-h)2R52]=(3?4υ)(z?h)2?2hzR32+6L2z(z?h)2R52]=∫L20Ρdh8πGL22(1-υ)[3-4υR1-8(1-υ)2-(3-4υ)R2+(z-h)2R31+(3-4υ)(z-h)2-2hzR32+6L2z(z-h)2R52]=ΡL2Κt(3)∫L20Pdh8πGL22(1?υ)[3?4υR1?8(1?υ)2?(3?4υ)R2+(z?h)2R31+(3?4υ)(z?h)2?2hzR32+6L2z(z?h)2R52]=PL2Kt(3)式中:Kt為三角形分布的位移影響系數(shù),Κt=18πG(1-υ){(5-4υ)A+[8(1-υ)2+(3-υ)]B+8(υ-2)(1-υ)F+m-1A-(3-4υ)(m+1)-4mB-2m3(m+1)n2B+2m(m+1)2[m2(m+1)+n2(m-1)]n2B3+4m(1-υ)lnF-mA-m+1+[8(1-υ)2-4]mlnF+mB+m+1}Kt=18πG(1?υ){(5?4υ)A+[8(1?υ)2+(3?υ)]B+8(υ?2)(1?υ)F+m?1A?(3?4υ)(m+1)?4mB?2m3(m+1)n2B+2m(m+1)2[m2(m+1)+n2(m?1)]n2B3+4m(1?υ)lnF?mA?m+1+[8(1?υ)2?4]mlnF+mB+m+1}其中:F2=n2+m2.4群樁沉降受荷計(jì)算根據(jù)試驗(yàn)提供的樁端和樁側(cè)的承擔(dān)荷載比及樁側(cè)摩擦阻力形式,分別計(jì)算由兩者引起的位移,然后向群樁中心進(jìn)行疊加.由于樁端下地基的成層性,應(yīng)按分層總和法計(jì)算,每層的沉降為層頂和層底的位移之差.2考慮試驗(yàn)結(jié)果的層樁群樁,即基根據(jù)Mindlin位移解的基本原理和群樁沉降計(jì)算方法,對(duì)18根群樁和蘇通大橋1/2主橋索塔群樁(64根)沉降量進(jìn)行計(jì)算,如圖4.樁長(zhǎng)114m,樁徑2.5m,橫向樁間距6.75m,縱向樁間距6.41m.蘇通大橋的實(shí)際地基非常復(fù)雜,為了便于與離心模型試驗(yàn)的結(jié)果比較,本文理論計(jì)算亦采用離心試驗(yàn)時(shí)的地基模型,如表1所列.根據(jù)試驗(yàn)研究,得到成橋階段對(duì)18根群樁和1/2主橋索塔群樁樁頂荷載和樁端阻力比,如表2所列.由于這兩類群樁都是超長(zhǎng)群樁,根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果表明這兩類群樁為摩擦型群樁.因此,對(duì)于這兩類群樁中各根基樁的樁側(cè)摩擦阻力分布形式,都可以假定為沿樁身線性增長(zhǎng)呈三角形分布,則可分別按照式(2)和(3)求出各自分布形式的位移影響系數(shù)Kb和Kt.由于這兩類群樁的布樁沿橫向和縱向都具有對(duì)稱性,因此,在計(jì)算沉降量過程中取群樁中1/4的基樁數(shù)量按表2提供各基樁的荷載進(jìn)行,最后在計(jì)算各分層土位移量匯總時(shí)再乘以4倍即可.各分層土的沉降量為層頂計(jì)算點(diǎn)和層底計(jì)算點(diǎn)的位移之差.兩類群樁在模型地基條件下按照變形比法確定的壓縮土層計(jì)算深度所對(duì)應(yīng)的沉降量理論計(jì)算值和試驗(yàn)值見表3.由表3可見,沉降量理論計(jì)算值都低于試驗(yàn)值:對(duì)于18根群樁基礎(chǔ)而言,低16.8%;對(duì)于1/2主橋索塔群樁基礎(chǔ)而言,低39.9%.同時(shí),基于Mindlin位移解計(jì)算18根群樁的沉降量理論計(jì)算值雖然略低于離心模型試驗(yàn)的沉降值,但二者比較接近,這也說明該理論計(jì)算值是可以接受的.3沉降影響分析1)按照Mindlin位移解進(jìn)行沉降計(jì)算,對(duì)于樁長(zhǎng)相同而樁數(shù)不同的群樁,其計(jì)算精度也不相同.在模型地基條件下,與離心模型試驗(yàn)結(jié)果相比,基于Mindlin位移解,按照變形比法確定的壓縮土