第四章桩基沉降计算

■综合论述　楚建材　２０１０篮　

桩基沉降计算方法的探讨　

郜文杰　

（新乡工业学校，河南新乡４５３０００）　

摘要本文阐述了桩基沉降五个计算方法和各自的优缺点。计算桩基沉降量的方法主要有分层总合法、弹　

性理论法、荷载传递法、剪切变形法、有限单元分析法及其他简化方法。这些方法都是在一定的简化基础上考虑　

一种或几种因素对桩基沉降量的影响。因此，对桩基沉降计算方法进行分析，指出其合理之处和缺陷，对桩基础　

相关理论的深入研究具有重要的理论和实际意义。　

关键词分层总合法；弹性理论法；荷载传递函数法；有限单元法：剪切变形法　

Ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　

ＧＡ０　Ｗｅｎ－Ｊｉｅ　

（ｘｉｎｘｉａｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｓｃｈｏｏｌ　Ｈｅｎａｎ￣ｎｘｉａｎｇ　４５３０００，ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｆｉｏｎ　ｓｕｂｓｉｄｅｓ　ｆｉｖｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｇ０ｏｄ　ａｎｄ　ｂａｄ　

ｐｏｉｎｔｓ，ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｍｅｔｈｏｄ　ｍａｉｎｌｙ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｌｗａｙｓ　ｌｅｇｉｔｉｍａｔｅ，ｔｈｅ　

ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ　ｌａｗ，ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌａｗ，ｔｈｅ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｕｎｉｔ　ａｎａｌｙｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　

ｓｈｏｒｔ－ｃｕｔ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｓｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｌｌ　ａｌｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒ　ｏｎｅ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｏｒ　ｓｅｖｅｒａ￣ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｓｉｍｐｌｉｌｌｃａｔｉｏｎ￣ｕｎｄａ－　

第２２卷第４期　２００６年８月　结构工程师　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ　ＶｏＩ．２２．Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２００６　

路堤荷载下减少沉降桩基的沉降计算　

张　伟　熊巨华　杨　敏　李忠诚　

（１．绿地集团，上海２０００６３；２．同济大学，上海２０００９２）　

提要讨论了大面积柔性荷载下考虑桩土共同作用的桩基础沉降问题，提出了大面积柔性荷载下的　

桩基础沉降计算方法，并将理论计算结果与某工程算例的沉降进行了对比，表明理论方法的可靠性与有　

效性。　关键词桩土共同作用，柔性荷载，负摩阻力，沉降　

Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｒｅｄｕｃｅ　Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｐｉｌｅ　

Ｆ０ｕｎｄａｔｉ０ｎｓ　ｕｎｄｅｒ　Ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ　

ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ。ＸＩＯＮＧ　Ｊｕｈｕａ　ＹＡＮＧ　Ｍｉｎ　ＬＩ　Ｚｈｏｎｇｃｈｅｎｇ　

（１．Ｇｒｅｅｎｌａｎｄ　Ｇｒｏｕｐ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００６３；２．ＴｏｎＮｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｄｅｔａｉｌｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ・—ａｒｅａ・—ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｌｏａｄ　ａｒｅ　ｄｉｓ・—　ｃｕｓｓｅｄ　ｔａｋｉｎｇ　ｉｎｔｏ　ａｃｃｏｕｎｔ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｉｌｅｓ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ．Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ　

ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｉｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｏｒ　ａｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

ｅｘａｍｐｌｅ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｆｅａｓｉｂｌｅ．　

桩基沉降计算方法的分析及评价

摘要：本文对单桩的荷载传递法、剪切变形传递法、弹性理论法进行了分析及评价，并针对现有桩基沉降计算方法存在的问题，总结了一些前人的改进方法。

关键词：桩基沉降荷载传递法剪切变形传递法弹性理论法

引言

桩基的沉降变形主要包括桩基自身弹性压缩引起的沉降量和桩端以下地基土的沉降量。而后者主要是由土体中的竖向应力、压缩层厚度、及土的压缩模量决定的。已有计算方法存在着诸多的假设与简化，从而导致计算方法不能很好地应用于工程实践，但是我们可以使计算方法中的关键因素尽可能的贴近实际。

一、单桩沉降计算方法分析及评价

（一）荷载传递法

1、荷载传递法的原理

荷载传递分析法是指，承受竖向压力的单桩通过桩侧摩阻力和端摩阻力将荷载传递扩散到地基土中，根据桩侧摩阻力和端阻力分布函数求解单桩沉降。因此，确定荷载传递函数就成为此法的关键步骤，即确定桩侧摩阻力q与桩侧位移s的函数，称作荷载传递函数。根据确定的桩侧和桩底荷载的传递函数，得出荷载传递法的函数方程：

（1）

其中： u——单桩截面周长；

ap、ep——单桩截面面积和弹性模量；

——桩侧摩阻力。

2、分析评价及改进

荷载传递法概念清晰，适用范围广，计算简单方便，担它不能计算土体由桩侧荷载在桩端平面以下产生的压缩量，因而无法确定由于土体压缩而产生的桩端沉降s1 ，阳吉宝在[文献1]中提出了一种改进方法，按照该方法，即可弥补现有荷载传递法未考虑桩侧摩阻力对桩端沉降的贡献的不足。该法计算简单方便，相互之间有可比性，降低了因土体参数选取不同所产生的人为误差。

（二） 弹性理论法

1、弹性理论法基本原理

弹性理论法假设地基土是均匀、连续、各向同性的线弹性半空间体，根据弹性理论方法来研究单桩在竖向荷载作用下桩土之间的作用力与位移之间的关系，进而得到桩对土，土对桩的共同作用模式。

2、分析评价及改进

弹性理论法认为桩身位移等于毗邻土体位移，桩--土之间不存在相对位移。但大量工程实践表明，单桩在外荷载作用下，由于桩侧摩阻力和桩端摩阻力对半无限空间土体的作用使土体产生了弹性压缩，从而使桩伴随着周围土体产生了共同的弹性压缩变形，当荷载达到使桩侧土体处于塑性变形的临界值时，桩端阻力发挥作用并产生桩端刺入沉降。此时桩-土沿桩长产生相对滑移，又增加一项桩土相对滑移沉降。所以弹性理论法认为桩-土之间没有滑移，是不符合实际的。刘绪普在[文献2]中，由弹塑性理论建立了桩端阻力与桩端刺入沉降的关系公式，使单桩p—s曲线的全过程得以完整地描述。

0.00010

1.00

1.30.7731.0052.002.60.5311.3812.383.10.4681.4513.003.90.3951.5415.006.50.2581.6775.236.80.248

1.6862.024 3.1183.3893.456z(m) z1=2.4 z2=5.6z3=7.40.8432 0.55680.45800.4320

77.13.13.200babaiiiz1.005208.7938.7930.2200.376203.28712.0800.3020.070200.61412.6950.3170.09081.96214.6570.3660.13782.98617.6430.441

0.00980.20617.8480.4461.68621.44828.567024 1183894562.024 1.0940.2710.067Esi /Mpa3.66 2.66.26.20.553 0.4210.0440.0110.553 0.9741.0181.029kp17501-i1-iiizziizmm/simm/si0.014 0.0240.0250.026553 974018029kPap1750mm/si40/s