超長大直徑群樁基礎沉降計算

超長大直徑群樁基礎沉降計算

1計算方法1b土壤切變模量w在半無限的彈性體中，模塊倫的集中負荷可以是由均質土中的點決定的。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pb的荷載范圍當樁端阻力為集中力時,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,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2r2,2r2-3,3,5-4,3,5-,3,5.如圖3,設樁側摩擦阻力為三角形分布圖.樁側摩擦阻力總的合力為P,三角形底部的荷載為2P/l,因此dh段內的荷載為dq=(2P/l2)hdh.該種情況下土體中任一點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,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群樁沉降受荷計算根據試驗提供的樁端和樁側的承擔荷載比及樁側摩擦阻力形式,分別計算由兩者引起的位移,然后向群樁中心進行疊加.由于樁端下地基的成層性,應按分層總和法計算,每層的沉降為層頂和層底的位移之差.2考慮試驗結果的層樁群樁,即基根據Mindlin位移解的基本原理和群樁沉降計算方法,對18根群樁和蘇通大橋1/2主橋索塔群樁(64根)沉降量進行計算,如圖4.樁長114m,樁徑2.5m,橫向樁間距6.75m,縱向樁間距6.41m.蘇通大橋的實際地基非常復雜,為了便于與離心模型試驗的結果比較,本文理論計算亦采用離心試驗時的地基模型,如表1所列.根據試驗研究,得到成橋階段對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群樁,根據試驗的結果表明這兩類群樁為摩擦型群樁.因此,對于這兩類群樁中各根基樁的樁側摩擦阻力分布形式,都可以假定為沿樁身線性增長呈三角形分布,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Kb和Kt.由于這兩類群樁的布樁沿橫向和縱向都具有對稱性,因此,在計算沉降量過程中取群樁中1/4的基樁數量按表2提供各基樁的荷載進行,最后在計算各分層土位移量匯總時再乘以4倍即可.各分層土的沉降量為層頂計算點和層底計算點的位移之差.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算深度所對應的沉降量理論計算值和試驗值見表3.由表3可見,沉降量理論計算值都低于試驗值:對于18根群樁基礎而言,低16.8%;對于1/2主橋索塔群樁基礎而言,低39.9%.同時,基于Mindlin位移解計算18根群樁的沉降量理論計算值雖然略低于離心模型試驗的沉降值,但二者比較接近,這也說明該理論計算值是可以接受的.3沉降影響分析1)按照Mindlin位移解進行沉降計算,對于樁長相同而樁數不同的群樁,其計算精度也不相同.在模型地基條件下,與離心模型試驗結果相比,基于Mindlin位移解,按照變形比法確定的壓縮土