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考虑桩长影响的打桩公式Pilelengthinfluencesonpilingformula区秉光1,2,M.S.Subrahmanyam2(1.澳门土木工程实验室,澳门;2.澳门大学;澳门)摘要:应用一维波波动方程式探讨基桩长度对打击桩的影响。经数学模拟及以原型的桩静力荷载破坏试验及动力荷载试验的结果,发现桩长明显地支配着桩在打设时的反应及桩受力作用下的破坏模式;同时更影响打桩公式推算结果。综合上述的规象和影响,建议一新的打桩公式。关键词:桩承载力;打桩公式;应力波;一维波波动方程式;桩长效应中图分类号:TU473文献标识码:A文章编号:1000-4548(2003)03-0264-04作者简介:区秉光(1958-),男,广东开平市人,澳门土木工程实验室董事局主席,澳门工程师学会会长,澳门大学博士生。AOPeng2kong1,2,M.S.Subrahmanyam2(1.CivilEngineeringLaboratoryofMacau,Macau,China;2.UniversityofMacau,Macau,China)Abstract:Thispaperistostudyhowthelengthsoffoundationpilesinfluencingdrivenpilesbyone2dimensionalwaveequation.Itwasfoundbynumericalsimulationandprototypeloadteststhatthelengthsofpilesdominantlyinfluencepilebehaviourindrivingandthefailuremodeunderstaticload.Thesephenomenadirectlyaffectthepredictionofpilingformulas.Anewpilingformulaissuggestedinconsideringoftheaboveobser2vation.Keywords:pilebearingresistance;pilingformula;transmissionofstresswaves;one2dimensionalwaveequation;pilelengtheffect性质决定而入射及反射的情况则由桩身情况及周边土壤条件所决定。这现象有别于一般打桩公式的假定。应力沿桩身的传播可用一维波动方式以数学模拟。本文应用该方法研究桩长对打桩公式中两个最重要参数(桩头的之弹性及塑性位移)的影响,以及对应用打桩引言0在确定桩承载力的常用方法中“,静力平衡法”是基于桩与土的塑性理论,常有的问题是一般较难估定土壤的强度参数,静力荷载试验则又十分昂贵而且耗时,一般工程只可对1%～2%的桩作静力荷载试验。故在工程中常以打桩公式在施工前估算桩的承载力及作为打桩验收的标准。打桩公式是十分简单经济的,而且所需的参数可直接地从打桩的过程中就可量度得到。我国在东南沿海一带特别是香港、澳门及广东省以致上海一带都有极广泛地采用打桩公式作为打击桩验收的标准。打桩公式配合柴油锤及离心混凝上管桩(PHC桩)几乎占澳门深基础市场90%以上,且每根桩都是以如HileyFormula作为验收标准。外国一般都使用桩公式,美国有多个大型的研究专门研究打桩公式的应用。1,2公式推算所得桩的承载力的精确度的影响。打桩公式的有理通式是由能量守衡及动量守衡原理推导而来,并常辅以诸如效率、恢复系数等经验参数。而凯利公式(Hiley’sFormula)是众多打桩公式中被公认为比较准确及简单的打桩公式,广泛地在国内外用于打击桩承载力的估算及打桩验收,特别是近十年来离心管桩配合柴油锤的应用,该公式几乎在设计与施工上占着主导的地位。该公式主要是根据打击桩的有理通式,将桩的弹性变形兹列出凯利公式(Hiley1930)如下2W+nWpefWhS+(C+C+C/2·W+WRu=,(1)q)cppC分为桩帽的变形Cc及桩身与周围的土壤变形Cp+Cq这两项。其中Cc为常数,而Cp+Cq与S则可在打桩中直接量度得到。在很多工程研究的文献中指出其误差可达3～6倍。这类打桩公式一般均将桩的承载力与桩的沉陷量建立关系。计算的结果为桩在打击时的动力阻力(包括静力阻抗及动力阻尼)。所以这些公式在应用上只能假定桩的静力承载力等于打击时桩的动力阻抗。这类公式亦不可应用于黏性土壤,因其承载力打桩公式与桩的承载力从物理学的角度来说,由锤桩碰撞的动量守恒推导的公式一般都较准确,但打桩公式却不够准确。因此未能有效应用在工程上以评估桩的承载力。几乎所有打桩公式都假定桩像是一质点(桩锤)撞击另一质点(桩),即假定锤击力可以在一瞬间作用在整根桩上。打桩过程中发现当一根基桩承受锤击时,应力波在桩身中产生,这种应力波