水平荷载作用下群桩计算方法研究

桩基水平承载力分析孔繁力场地地勘成果场地地层上部主要由素填土组成，其下为粉质粘土、风化花岗岩。

推荐各层地基土的承载力特征值如下：①压实素填土，中密、密实。

f ak=200kPa；厚度1m①1压实素填土稍密。

f ak=120kPa；厚度0.50m①2压实素填土，松散。

f ak=80kPa；厚度0.50m②粉质粘土，可塑，f ak=160kPa；厚度3m③粉质粘土，硬塑f ak=200kPa；厚度5m④花岗岩，全风化，f ak=300kPa；厚度3m⑤花岗岩，强风化，f ak=500kPa；厚度5m⑥花岗岩，中风化，f ak=1500kPa；一、微型桩桩基水平承载力计算原则上需要进行桩基水平承载力工程桩实验，进行确定桩基水平承载力特征值。

但是，由于本课题需要进行普适性研究，所以采用规范计算法，计算确定单桩水平承载力特征值。

根据《建筑桩基技术规范》JGJ 94－2008第5.7.3条，群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况）的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下列公式确定：R h＝ηh R ha（5.7.3-1）考虑地震作用且 s a/d≤6 时：ηh＝ηiηr＋ηl（5.7.3-2）（5.7.3-3）其中，ηl——承台侧向土抗力效应系数ηr桩顶约束效应系数（桩顶嵌入承台长度 50～100mm 时），按表 5.7.3-1 取2.05表 5.7.3-1 桩顶约束效应系数ηr按9桩承台、桩距1m 考虑，n1=n2=3 沿水平荷载方向的距径比s a /d=3.333 代入后经计算，群桩效应综合系数ηh =2.089（5.7.2-1）α——桩的水平变形系数，按规范第 5.7.5 条确定（5.7.5）式中 m ——桩侧土水平抗力系数的比例系数；按100取值。

b 0——桩身的计算宽度(m)；圆形桩：当边宽 d ≤1m 时，b 0＝0.9*(1.5*d+0.5)=0.855x 0a ——桩顶（承台）的水平位移允许值，当以位移控制时，可取 x 0a ＝10mm （对水平位移敏感的结构物取 x 0a ＝6mm ）这里取10mm表 5.7.5 地基土水平抗力系数的比例系数 m 值注：1当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（≥0.65%）时，m 值应适当降低；当预制桩的水平向位移小于 10mm 时，m 值可适当提高；2当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘以 0.4 降低采用；3当地基为可液化土层时，应将表列数值乘以本规范表 5.3.12 中相应的系数ψl。

低温建筑技术2012年第12期（总第174期）櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀挤土效应研究综述［J ］．水利水电科技进展，1999，19（3）：38．［2］周火垚，施建勇．饱和黏土中足尺静压桩挤土效应试验研究［J ］．岩土力学，2009，30（11）：3291－3296．［3］姚笑青，胡中雄．饱和软土中沉桩引起的孔隙水压力估算［J ］．岩土力学，1997，18（4）：30－35．［4］王育兴，孙钧．打桩施工对周围土性及孔隙水压力的影响［J ］．岩石力学与工程学报，2004，23（1）：153－158．［5］陈志坚，张雄文，柳毅，李筱艳．考虑挤土和群桩效应的预制桩安全监控模型［J ］．岩土力学，2004，25（6）：891－895．［收稿日期］2012－07－25［作者简介］林绍凑（1968－），男，福建古田人，高级工程师，国家注册土木工程师（岩土），从事岩土工程生产、科研和管理工作。

水平荷载作用下群桩p －y 曲线数据研究王健，王建华（天津大学岩土工程研究所，天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072）【摘要】对于海洋导管架平台之类的群桩基础，尽管上部结构对桩基础有很强的约束作用，分析表明把群桩桩头视为完全固定支承条件是不恰当的，因此将上部结构和群桩基础作为整体结构来分析才能得出与之相适应的p －y 数据。

为此本文采用非线性地基梁群桩模型与上部结构组成整体结构模型，分析了水平荷载作用下群桩桩头变形的情况，在此基础上提出了一种确定群桩p －y 数据的迭代分析方法。

由于该方法是利用群桩p －y 数据、借助整体结构模型的群桩计算模型进行分析，从而使群桩p －y 数据能客观反映弹性约束桩头群桩的相互作用与变形特性。

【关键词】p －y 曲线；水平荷载；群桩位移；y 乘子【中图分类号】TU473.11【文献标识码】B 【文章编号】1001－6864（2012）12－0106－02已有研究表明［1］，水平荷载作用下，当群桩中相邻两桩间距小于临界桩距时，各单桩将通过桩间土相互作用而产生群桩效应，使群桩中的单桩在相同桩头水平荷载作用下的位移大于单桩位移，而且沿荷载作用方向，由于前排桩承担的荷载明显大于后排桩，从而使群桩中的各单桩分担的荷载也不相同［2］。

摘选自浙江大学高笑娟博士论文挤扩支盘桩承载性状实验和数值模拟分析1.5水平受荷挤扩支盘桩群桩研究应用现状群桩基础的试验所需费用巨大，耗时较长，进行大规模的试验研究是很困难的，因而现有的试验资料非常少，不足以阐明群桩基础在水平荷载作用下的反应特性。

采用数值分析方法对群桩基础试验进行模拟，可以比较方便地调节桩距、桩径、桩数等参数，进行不同形式的群桩基础在不同土体中的受荷分析，具有试验研究不可比拟的优点。

对于水平荷载作用下群桩基础受力及变形特性的研究国内外学者也做了一些工作。

Roflins(1998，2005)分别对毅性土和砂土中承受水平荷载的群桩基础进行了足尺模型试验，考虑了桩土之间的相互作用，分析了不同桩间距条件下处于群桩中不同位置的基桩分担荷载规律，群桩承担的弯矩与单桩弯矩分布及大小的关系。

周洪波(1999)提出了水平荷载作用下群桩基础的计算方法，是对福克特-科克一波洛斯综合法的改进，能够比较方便的估计出水平位移较小的群桩基础中各桩分担的荷载。

茜平一(1999)利用商用软件SuPersAP对水平荷载作用下群桩的受力性状进行了分析，讨论了桩距、桩径、桩长、桩数、土质参数等因素对位移群桩挤扩支盘桩承载性状试验和数值模拟分析效应的影响程度，指出了群桩在承受水平荷载时也存在最优桩长的问题，为群桩基础的优化设计提出了建议。

周洪波(2003)对水平荷载作用下群桩相互作用进行弹塑性分析，研究了水平荷载作用下群桩的工作性状和破坏机理，并对群桩效应进行分析。

研究了水平荷载作用下群桩中各基桩的位置、间距、桩数等因素对其分担荷载的影响规律。

Ashour(2004)采用理论方法研究了分层土中群桩基础的水平承载性状，分析了群桩中各基桩之间的相互影响随荷载、桩间距、土的弹性模量等参数的变化情况，并与单桩做了对比。

谢涛(2005)结合工程实际，对水平荷载作用下大型群桩基础进行了模型试验研究，分析了桩身弯矩的分布规律和桩周土体力学特性随荷载的变化情况。

桩基础水平承载力的概念及计算方法(一)对于承受水平荷载显著的建（构）筑物，根据其受荷方式的不同大致方式分为几类：一类是以长期水平荷载为主九种的构筑物，例如挡土墙、拱结构、堆载场地等构筑物桩基受到年力的高度力；另一类是以周期荷载或循环荷载为主的建筑物，例如地震或风产生的建（构）筑物水平力、吊车等产生的制动力、海洋客户端平台工程或岸边工程等波浪产生的水平力。

对于一般建筑物，当水平荷载较大且桩基埋深此时较浅时，人体工学桩基的水平承载力设计应成为重点。

本文章主要考虑单桩水平承载力的问题。

单桩在水平荷载下的承载特性是指桩顶在水平荷载下产生水平位移和转角，桩身出现弯曲应力、桩前应力受侧向挤压，产生危急情况桩身结构和地基的破坏情况。

影响单桩水平承载力和位移的因素包括桩身截面抗弯刚度、材料强度、桩侧土质条件、桩身入土深度、桩顶约束条件等。

根据水平力作用下单桩的承载变形性状，可将桩分为刚性桩、半刚性桩、柔性桩。

1.1.1水平受荷单桩的破坏机理研究单桩在低水平荷载区域时基本表现为由线性到非线性区段的过渡过程，在达到极限荷载后，即使不继续增加主梁，水平位移也会急剧增加，会出现水平荷载下降经常出现的特征，即到达了极限状态。

这种单桩水平承载的非线性物理性质是随着水平位移化学成分的增大，不仅会和桩周边地基的非线性特性一起从地表面延伸到地基深部产生渐进性破坏，还会相继出现处于稳定性状态桩体向出现塑性铰转化的情况，见图1.1.1-1。

图1.1.1-1单桩桩顶水平荷载-水平位移关系（引自《大韩民国建筑基础结构设计建筑指南》）在桩身结构出现破坏到形成极限状态时，此种破坏情况一般包含条件两种情况：①地基土在桩长范围内产生破坏的情况；②桩头固定时，桩顶和桩身地下部分形成两个塑性铰（桩头自由而地下部分为铰）的状态，并且这两个断面间的地基土也有发生破坏的情况。

总的说来，单桩水平承载力主要是由桩身抗弯能力和桩侧土强度（稳定性）控制。

对于低配筋率灌注桩，通常是由桩身先出现裂缝，随后断裂破坏；此时，单桩水平气压承载力由桩身强度控制。

群桩基础承载力计算①群桩的荷载传递机理一，概述由多根桩通过承台联成一体所构成的群桩基础，与单桩相比，在竖向荷载作用 下，不仅桩直接承受荷载，而且在一定条件下桩间土也可能通过承台底面参与承载: 同时各个桩之间通过桩间土产生相互影响；来自桩和承台的竖向力最终在桩端平面 形成了应力的叠加，从而使桩端平面的应力水平人人超过了单桩，应力扩散的范闱 也远人丁•单桩，这些方面影响的综合结果就是使群桩的工作性状号单桩仃很人的差别。

这种桩与土和承台的共同作用的结果称为群桩效应。

正确认识和分析群桩的工 作性状是搞好桩基设计的前提。

群桩效应主要表现在承我性能和沉降特性两方面，研究群桩效应的实质就是研1)端承桩型的荷載传递。

对于端承桩,桩底处为岩层或坚实的土层，轴向压力作用F 桩身几乎只令弹性压缩而无整体位移，侧壁摩擦阻力的发挥受到较人限制，在桩底平面处地 基所受压力町认为只分布在桩底面积范内，如图1所示。

在这种情况下，町以认为群桩基 础各桩的工作情况4独立单桩相同。

2)摩擦桩型的荷载传递。

对于摩擦桩，随着桩侧摩擦阻力的发挥，在桩土间发生荷我 传递，故桩底平而处地基所受压力就扩散分布到较大的而积上如图2 (a)所示。

试验表明, 当相邻桩的中心距Sa>6d 时(其中d 为桩的直径，有斜桩时Sa 应按桩底平面计算)，桩底平 面处压力分布图才不致彼此重叠，肉而群桩中一根桩与独立单桩的工作惜况相同，如图2(b) 所示。

而当桩间距较小(中心距SaW6d)时，桩底平面处相邻桩的压力图将部分地发生重 叠现象，引起压力叠加，地基所受压力无论在数值上及其影响范柿I 和深度上都会明显加人, 如图2 (c)所示；这种现象就是群桩作用或群桩效应。

由此町见，只有摩擦桩群才有群桩效应问题，才需婆考虎群桩问题，因此，一下关于群宪群桩荷 下我们对 能做详细 二，群桩的荷群 通过承台 散应力， 路径传到 从而引起 为群桩的群 受到许多 复杂又务 的角度， 有两类:型。

1.0 设2 )2 )-1)桩身混凝桩身最大弯矩系桩顶水平位移系沿水平荷载方向每垂直水平荷载方向总桩数,4 )承台宽承台受侧向土压力承台高承台总面2)桩身截面2)地基承载2.0 设计规范 :A. 建筑地基基础B. 建筑抗震设计C. 建筑桩基技术3.0 荷桩顶之竖承台底地4.0 单4.1 桩身0.0129(m 3)4.2 桩身桩顶竖向力影响系数,ζN :承台底与基础间之摩擦系数,μ:樁頂約束效應係數, ηr :W 0＝π × d ×[d 2 ＋ 2 × (αE －1) × ρg × d 02] / 32＝地基水平抗力系数之比例系数, m :桩顶允许水平位移, x 0a :钢筋与混凝土弹性模量比值,αE :桩身之计算宽度, b 0:桩之水平变形系数,α:桩身配筋率, ρg :混凝土弹性模量, E c :钢筋弹性模量, E s :单桩水平极限承载力桩直径, d :扣除保护层厚度之桩直径, d 0:EI ＝0.85×E c65675.16(kN-m 2)4.3 桩身A n ＝π × d 2 ×[1＋(αE －1) ×0.204(m 2)4.4 单桩156.68(kN)R ha ＝0.75 ×(α3 × E × I /ν137.78(kN)5.0 群5.1 桩之0.675.2 承台侧向土压0.0000765.3 承台5.3.1 桩身0.5235.3.2 桩身0.5945.4 群桩ηh ＝ηi ×ηr ＋ηl ＋ηb1.965.5 群桩5.5.1 群桩R h ＝ηh × 270.00(kN)5.5.2 群桩ηh ＝ηi ×ηr 1.374.5 单桩水平承载力特征值, R ha : (桩身配筋率>0.0065)=⎪⎪⎭⎫⎝⎛±+=n t m N g Mt m ha A f NW f R γζρναγ1)2225.1(75.00=++=+9.110.015.0)(2145.0015.02n n d S n a i η=⨯⨯⨯⨯⨯=hacc a l R n n h B x m 212'02η=⨯⨯⨯=hacb R n n P 21μη=⨯⨯⨯=hacb R n n P 21μηR h＝ηh × 188.10(kN)。

群桩基础某单桩承载力计算
群桩基础是指多个桩共同共享荷载的一种基础形式。

在一些土质条件较差的情况下，使用单桩作为基础常常会出现承载力不足的情况。

此时，可以通过使用多个桩同时承载荷载来提高整体承载力，降低基础沉降，增加基础的稳定性。

群桩基础单桩承载力的计算，一般可采用邱启明法进行分析。

该方法是以桩顶水平位移为基础，根据荷载-沉降曲线的变形特征判断桩顶承载力。

首先，需要确定各个桩之间的距离，并根据实际情况选择合适的计算高度。

然后，根据各个桩的直径、长度及桩间距等参数计算每个桩的单桩承载力。

这里可以使用公式：
Qs=α*Nc*A*c+α*Nq*A*q+α*Ng*A*γ
其中，Qs为单桩的承载力，α为整体系数，Nc、Nq、Ng分别为桩端土的轴力系数、桩端土的静外抗力系数和桩体积土的重力系数，A为桩的截面面积，c、q、γ为相应的土的参数。

接下来，根据桩的相对刚度按照机构分析的原则确定各个桩的水平位移。

然后，根据桩的刚度系数计算各个桩的荷载。

最后，根据实际的荷载-沉降曲线，通过比较计算得到的承载力和实际荷载确定群桩基础单桩的承载力。

此外，还有其他的计算方法可供参考，如静力触探法、动力触探法、振动法等。

不同的方法适用于不同的土质条件和工程要求，需要根据实际情况选择合适的计算方法进行分析。

总之，群桩基础单桩承载力的计算是一个复杂的问题，需要综合考虑土质条件、桩的直径、长度、桩间距、荷载等因素，通过合适的计算方法得出准确的结果，以确保基础的安全稳定。

【摩擦型群桩基础的群桩效应系数】摩擦型群桩基础是一种常用的基础工程形式，它可以有效地传递建筑物的荷载并减小地基的沉降。

在摩擦型群桩基础设计中，群桩效应系数是一个重要的参数，它直接影响着基础的承载力和变形特性。

本文将从群桩效应系数的定义、影响因素和计算方法等方面进行探讨。

一、群桩效应系数的定义群桩效应系数是指在摩擦型群桩基础中，多根桩共同承担水平荷载时，其承载力与同一条件下单根桩的承载力之比。

其数值大于1，表示桩群的共同作用使得每根桩的承载力增大。

二、影响群桩效应系数的因素1. 桩的间距和排列形式群桩的间距和排列形式对群桩效应系数有着重要的影响。

一般来讲，桩的间距越小，桩群效应系数越大，同时适当的排列形式也可以提高桩群效应系数。

2. 地基土的性质地基土的性质也是影响群桩效应系数的重要因素，土壤的抗剪强度、压缩模量等参数会直接影响群桩的承载力。

因此在设计时需要充分考虑地基土的性质。

3. 荷载特性荷载特性包括水平荷载和垂直荷载，不同的荷载特性会对群桩效应系数产生不同的影响。

水平荷载较大时，桩群效应系数会相应增大。

三、群桩效应系数的计算方法群桩效应系数的计算通常采用经验公式或者有限元分析的方法。

其中，最常用的计算公式是与桩的间距和排列形式有关的Poulos公式和Randolph公式。

这些公式是由对实测数据进行整理和统计得出的，适用范围较广，但在具体工程中仍需要根据实际情况加以修正。

四、群桩效应系数在工程实践中的应用在实际工程中，设计人员需要根据工程的具体情况合理选择群桩效应系数，并对其进行验证和修正。

对于大型工程或者重要工程来说，还需进行现场监测和试验，以验证群桩效应系数的准确性和合理性。

群桩效应系数是摩擦型群桩基础设计中的重要参数，设计人员应充分考虑各种因素，合理选取群桩效应系数，并进行必要的验证和修正，以保证基础工程的安全可靠性。

结语：希望本文对读者能有所帮助，如有不足之处，还请批评指正。

群桩效应系数作为摩擦型群桩基础设计中的重要参数，在工程实践中起着至关重要的作用。