岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 655-666.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0638

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多层软土地基中单桩沉降与内力位移分析

贺志军,雷皓程,夏张琦,赵炼恒   

  1. 中南大学 土木工程学院,湖南 长沙 410000
  • 收稿日期:2019-04-07 修回日期:2019-07-17 出版日期:2020-02-11 发布日期:2020-02-12
  • 通讯作者: 赵炼恒,男,1980年生,博士,教授,博士生导师,主要从事道路与铁道工程,极限分析方面的研究。E-mail:zlh8076@163.com E-mail:zhijunhe@mail.csu.edu.cn
  • 作者简介:贺志军,男,1965年生,博士,研究员,主要从事交通运输工程,道路与铁道工程方面的研究与管理工作
  • 基金资助:
    湖南省交通运输厅科技进步与创新计划项目(No. 201828)

Analysis of settlement and internal force displacement of single pile in multilayer soft soil foundation

HE Zhi-jun, LEI Hao-cheng, XIA Zhang-qi, ZHAO Lian-heng   

  1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410000, China
  • Received:2019-04-07 Revised:2019-07-17 Online:2020-02-11 Published:2020-02-12
  • Supported by:
    This work was supported by the Hunan Provincial Department of Transportation Science and Technology Progress and Innovation Project(201828).

摘要: 根据深厚多层软土地区地基土的物理力学性质,考虑桩侧土低荷载水平下的初始极限剪应力和高荷载水平下的应力软化特性以及桩端土承载力分段发挥特性,采用一种新的桩侧和桩端模型模拟单桩荷载传递机制。基于上述模型,利用递推迭代方法可计算单桩桩顶沉降、桩身轴力以及桩侧摩阻力。采取土工参数易于获取且适用于软土地区的经验p-y曲线描述桩-土界面力和位移的非线性关系。基于欧拉-伯努利梁和中心差分理论,考虑桩尖边界条件,采用数值计算方法对桩沿长度方向的转角、剪力、弯矩进行计算,以获取在特定荷载下这些变量的变化特征。最后,结合工程案例,对上述方法进行了验证,其计算简洁且与实际测试结果吻合良好。

关键词: 多层地基, 软土, 荷载传递法, 沉降计算, p-y曲线法, 有限差分法

Abstract: According to the physical and mechanical properties of foundation soil in the area of deep multilayer soft soil, a new pile-side and pile-end model is adopted to simulate the load transfer mechanism of a single pile by considering the initial ultimate shear stress of pile-side soil at low-load level, the stress softening characteristics at high-load level and the piecewise performance characteristics of pile-end soil bearing capacity. Based on the above model, the iterative method can be applied to calculate the settlement of the single pile top, the axial force of the pile body and the pile side resistance. The p-y curve, which is easy to obtain and suitable for soft soil, is used to describe the nonlinear relationship between pile-soil interface force and displacement. Based on the Euler-Bernoulli beam and centre difference theory, a numerical calculation method is conducted by considering the boundary conditions of the pile tip. The rotation angle, shear force and bending moment of the pile along the length direction are calculated to obtain the variation characteristics of these variables under a specific load. Finally, as verified by an engineering case, the calculation of the above method is simple and in good agreement with the actual testing results.

Key words: multi-layered foundation, soft soil, load transfer method, settlement calculation, p-y curve method, finite difference method

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[1] 江文豪, 詹良通. 考虑井阻效应及径向渗透系数变化下砂井 地基的大变形固结[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 755-766.
[2] 鲁泰山, 刘松玉, 蔡国军, 吴恺, 夏文俊, . 软土地层基坑开挖扰动及土体再压缩变形研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 565-573.
[3] 万志辉, 戴国亮, 高鲁超, 龚维明, . 大直径后压浆灌注桩承载力和沉降的 实用计算方法研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2746-2755.
[4] 岳建勇. 地铁交通引起的建筑物振动实测与数值模拟分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2756-2764.
[5] 姚宏波, 李冰河, 童磊, 刘兴旺, 陈卫林. 考虑空间效应的软土隧道上方卸荷变形分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2453-2460.
[6] 张雪东, 蔡红, 魏迎奇, 张紫涛, 梁建辉, 胡晶. 基于动力离心试验的软基尾矿库地震响应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1287-1294.
[7] 王国辉, 陈文化, 聂庆科, 陈军红, 范晖红, 张川, . 深厚淤泥质土中基坑开挖对基桩 影响的离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 399-407.
[8] 贺雷, 张洋, 马山青, . 静压沉桩引起邻近隧道水平位移计算方法研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3740-3747.
[9] 刘忠玉, 夏洋洋, 张家超, 朱新牧. 考虑Hansbo渗流的饱和黏土 一维弹黏塑性固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 11-22.
[10] 雷华阳, 胡垚, 雷尚华, 祁子洋, 许英刚, . 增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 32-40.
[11] 张治国, 李胜楠, 张成平, 王志伟, . 考虑地下水位升降影响的盾构施工诱发地层 变形和衬砌响应分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 281-296.
[12] 叶观宝, 郑文强, 张 振, . 大面积填土场地中摩擦型桩负摩阻力分布特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 440-448.
[13] 陈栋, 王恩元, 李楠, . 不同煤岩介质模型的波场特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 449-458.
[14] 刘忠玉, 崔鹏陆, 郑占垒, 夏洋洋, 张家超. 基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的 一维流变固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2029-2038.
[15] 龚文惠, 赵旭东, 邱金伟, 李逸, 杨晗. 饱和软土大应变自重固结非线性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2099-2107.
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[1] 李英勇,张顶立,张宏博,宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[2] 李秀珍,王成华,邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[3] 孔祥兴,夏才初,仇玉良,张丽英,龚建伍. 平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究[J]. , 2011, 32(2): 516 -524 .
[4] 江学良 ,杨 慧 ,曹 平. 基于SURPAC模型的采空区与露采边坡相互影响的FLAC3D分析[J]. , 2011, 32(4): 1234 -1240 .
[5] 陈力华 ,林 志 ,李星平. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. , 2011, 32(6): 1843 -1848 .
[6] 郑 刚 张立明 刁 钰. 开挖条件下坑底工程桩工作性状及沉降计算分析[J]. , 2011, 32(10): 3089 -3096 .
[7] 赵明华,雷 勇,张 锐. 岩溶区桩基冲切破坏模式及安全厚度研究[J]. , 2012, 33(2): 524 -530 .
[8] 张虎元,贾灵艳,周 浪. 高效废物处置库的混合型缓冲回填材料压缩特性研究[J]. , 2013, 34(6): 1546 -1552 .
[9] 范庆来 ,栾茂田 ,杨 庆 . 修正剑桥模型的隐式积分算法在ABAQUS中的数值实施[J]. , 2008, 29(1): 269 -273 .
[10] 韩昌瑞,张 波,白世伟,夏彬伟,倪才胜,. 深埋隧道层状岩体弹塑性本构模型研究[J]. , 2008, 29(9): 2404 -2408 .