參數(shù)法計(jì)算樁的水平內(nèi)力.pdf

1、樁本身由于制作簡(jiǎn)單，運(yùn)輸方便，便于機(jī)械化施工且抗彎抗壓剛度大等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。目前隨著港口碼頭、跨海大橋、海洋石油平臺(tái)、高層建筑物和構(gòu)筑物、柔性靠船結(jié)構(gòu)物、護(hù)岸護(hù)坡結(jié)構(gòu)、防滑結(jié)構(gòu)物、深基坑支護(hù)等的蓬勃發(fā)展，這些建筑物或構(gòu)筑物在波浪力、風(fēng)力、地震力、沖擊力、移動(dòng)荷載等的作用下一般都承受較大的水平力，所以這些建筑物或構(gòu)筑物的基礎(chǔ)—樁基所承受的水平力受到了高度關(guān)注。 樁的水平力研究早期成果，國(guó)內(nèi)外大同小異，現(xiàn)以我國(guó)為例。在線彈性

2、地基反力法中的張有齡（1937）法，或稱為張氏法、常數(shù)法，該法至今仍被有選擇地使用，一般認(rèn)為它比較適合于粘性土。因樁在地面處的撓度最大，故該法就有地面處土抗力最大的結(jié)論，有時(shí)不太合適，這是它的缺點(diǎn)。此外有c法、m法以及地面至樁的撓度曲線的第一零點(diǎn)之間，土抗力集度p按二次拋物線分布，至第一零點(diǎn)以下土抗力模數(shù)為常數(shù)的k法。K法因?yàn)樵谥饕獏^(qū)段限定了土抗力集度p的分布圖形，而且硬性規(guī)定以樁的撓度曲線的第一零點(diǎn)作為土抗力模數(shù)的規(guī)律改變點(diǎn)，所以理論

3、根據(jù)不足。由于以上方法只有一個(gè)參數(shù)，應(yīng)用于彈性樁的計(jì)算時(shí)尚存在一些不足之處。其對(duì)樁在地面處的撓度、轉(zhuǎn)角和彎矩的實(shí)測(cè)值只能湊合到接近的程度，如果用其中一個(gè)反算另一個(gè)其結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。 最新研究成果有P—Y曲線法、NL法、港研法、雙參數(shù)法，他們的計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)測(cè)值，但前幾種計(jì)算方法，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜且試驗(yàn)得到的土工參數(shù)人為因數(shù)較大。雙參數(shù)法由于計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，計(jì)算精度很高，所以是一種值得推崇的方法。 綜合剛度原理下的雙參數(shù)法，由

4、于推導(dǎo)正確、取值簡(jiǎn)單、與實(shí)測(cè)值吻合較好、克服了單參數(shù)法的缺陷且又可以退化成單參數(shù)法，所以越來(lái)越受到工程界的重視。然而，按目前所用的綜合剛度原理雙參數(shù)法所推導(dǎo)的公式，深度冪次數(shù)這個(gè)參數(shù)的取值只能為“1”和有限個(gè)正小數(shù)，這限制了參數(shù)的取值范圍且與實(shí)際不符。加之在計(jì)算中對(duì)樁沒有結(jié)合實(shí)際進(jìn)行分段計(jì)算，而是對(duì)整個(gè)樁取統(tǒng)一參數(shù)計(jì)算，這就造成了樁的下半段誤差較大。 本文基于綜合剛度原理，先對(duì)樁的求解表達(dá)式中深度的冪次數(shù)進(jìn)行了修正，推導(dǎo)了微分方

5、程的解。修正后的參數(shù)取值更廣，甚至可以取到負(fù)值，這對(duì)于樁在小荷載作用下，原雙參數(shù)由于取值限制無(wú)法求解的問(wèn)題得以解決。通過(guò)實(shí)例計(jì)算發(fā)現(xiàn)，對(duì)于工程中最關(guān)心也是水平承載樁設(shè)計(jì)最重要的控制條件最大彎矩，用本文的修正雙參數(shù)法可以很好的算出各級(jí)荷載作用下的值，而且在地面處的轉(zhuǎn)角，撓度值擬和也很好，對(duì)以前的單參數(shù)法是一個(gè)突破。在樁的上半段，用雙參數(shù)法計(jì)算的精度是很高的，且算法是很穩(wěn)定的。這對(duì)一般的工程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)可以滿足要求，但樁的后半段誤差很大，

6、說(shuō)明雙參數(shù)法有其局限性，在有些工程中，樁的后半段彎矩在安全，經(jīng)濟(jì)上是至關(guān)重要的。這是由于雙參數(shù)法在計(jì)算樁的內(nèi)力時(shí)，一直用同一參數(shù)，對(duì)樁沒有分段計(jì)算，這與實(shí)際不符，造成誤差累積加大。就算是對(duì)樁進(jìn)行分段，取不同的參數(shù)，用雙參數(shù)法再計(jì)算，誤差還是較大，且修正的范圍還不能很好的滿足要求，這是因?yàn)閷?duì)分界點(diǎn)以下計(jì)算時(shí)，參數(shù)取值還按分界點(diǎn)以上處理，實(shí)際上由于上部土的作用，分界點(diǎn)以下部分參數(shù)的確定是很復(fù)雜的。這就要求對(duì)樁的后半段重新求解，需要尋求一種可

7、靠的方法。對(duì)樁進(jìn)行分界點(diǎn)確定，運(yùn)用反力積分法對(duì)樁的后半段進(jìn)行計(jì)算是一種可靠穩(wěn)定的方法。按剛性樁考慮由兩端位移而引起的點(diǎn)的位移，按簡(jiǎn)支梁考慮由外力引起的點(diǎn)的位移，按簡(jiǎn)支梁考慮由n個(gè)三角形分布的反力作用產(chǎn)生的點(diǎn)的位移相加就是樁各點(diǎn)的位移——這就是反力積分法思想。用反力積分法實(shí)例計(jì)算的結(jié)果表明，當(dāng)雙參數(shù)法計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較偏小時(shí)，反力積分法計(jì)算的值就會(huì)變大靠近實(shí)測(cè)值，使工程設(shè)計(jì)安全。當(dāng)雙參數(shù)法計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較偏大時(shí)，反力積分法計(jì)算的值就會(huì)變