抗水平力群桩位移场及群桩效应研究.pdfVIP

土力学及岩土工程新进展 浙江·宁波2004 抗水平力群桩位移场及群桩效应研究 陈张林1陈洪2张忠苗2 (1杭州市民中心，杭州310000；2浙江大学岩土工程研究所，杭州310027) 摘 要抗水平力群桩基础是抗承平力桩研究工作中的重点和难点，通过有限元程序对抗水平力群桩进行模拟分析．得 到了扰水平力桩位移场和群桩效应与桩距、桩数、桩长、桩径及土性状的关系。 一、前 言 随着工程实践的发展，抗水平力桩的应用也日见广泛，抗水平力单桩的工程性状及其工作 机理已有相当深入的研究，但是实际工程中的桩基多是以群桩的形式出现的，水平荷载作用下 群桩基础的工作性状和单桩有较大不同。国内外对水平力作用下的群桩，尤其是对大变形群 桩的研究资料很少。对其工作状态和破坏机理尚不十分清楚，群桩抗水平承载力计算方法还不 够完善。本文将通过对抗水平力群桩的模拟和工程实例来开展这方面的研究。 二、计算模型的建立 计算时，假定桩、土、承台均为均匀介质。桩、承台荷土均采用8节点的实体等参单元进行 面接触单元模拟桩土接触面问题。模型的平面、立面分别如图1、图2所示。 图1计算模型平面图 图2计算模型立面图 如在后面的计算中未做其他说明，本章计算时采用的桩型为圆柱，其基本计算参数为：桩径 为140kN。 抗水平力群桩位移场及群桩效应研究 三、各种参数对群桩位移场影响分析 就抗水平力群桩基础而言，其群桩效应受到桩距、桩数、桩长、桩径等参数的影响。水平荷 载作用下群桩的位移场是群桩工作性状的一个很重要指标。因此研究各种参数对群桩位移场 的影响有着重要的意义。群桩与单桩相比，其位移要比单桩小，在分析中可取群桩位移与单桩 位移的比值作为考察群桩效应的指标，当该比值为1时。可视为无群桩效应的影响。 1．桩距对群桩位移场的影响 ， 将在相同荷载，即群桩中每根桩平均受荷与单桩受荷相同的情况下，群桩的水平位移与单 桩的水平位移比值为考察位移场群桩效应大小的依据。s取2D，3D，5D，8D，10D，14D。 由图3、图4可以看出，随着桩距增大，群桩的水平位移随之减少。桩数越多。群桩效应对 位移场的影响也就越大。由桩顶水平位移及影响效应图可以看出，当桩距接近或大于8倍的 桩径时，随着桩距的减少，群桩的位移迅速增大，其位移效应指数也相应增大。当桩距接近或 大于8倍桩径时。群桩的位移曲线变化平缓，群桩的性状也已经接近单桩，再加大桩距对减少 群桩的位移已经没有效果。这说明，当群桩桩距小于8倍桩径时，要考虑群桩效应的影Ⅱ向．当 群桩桩距大予8倍桩径时，可近似的按单桩来处理，8倍桩距作为临界桩距是合理的。在实际 设计中，桩数越多，距离越近，设计时考虑的群桩效应就越大。由本次有限元模拟可以得到群 桩设计时折减系数。如表1所示。 图3距径比对群桩位移效应发挥的影响 图4距径比对群桩位移场的影响 衰1群桩效应祈减系数 ＼ 桩数 二 ＼一 2X1、 3×1 2×2 3×3 柿距／桩径＼ 2 0．77 0．52 0．42 0．31 3 0．90 0．65 O．51 0，43 5 0．92 0_8l 0．744 0 66 8 0．95 O87 0．83 0．78 10 0．96 0．92 0．89