基于虚拟柱状等效模型的桩基沉降位移计算方法

doi:10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.383

上海交通大学学报 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (9): 1126-1133.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.383

所属专题：《上海交通大学学报》2021年“土木建筑工程”专题；《上海交通大学学报》2021年12期专题汇总专辑

基于虚拟柱状等效模型的桩基沉降位移计算方法

王荣勇¹, 柳林齐¹, 王颖轶²(), 黄醒春²

1.上海城建市政工程集团有限公司, 上海 200030
2.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240

收稿日期:2020-11-23 出版日期:2021-09-28 发布日期:2021-10-08
通讯作者: 王颖轶 E-mail:wangyingyi@sjtu.edu.cn
作者简介:王荣勇(1987-),男,江苏省南通市人,工程师,从事地下工程研究.

Calculation Method of Pile Foundation Settlement Displacement Based on Virtual Column Equivalent Model

WANG Rongyong¹, LIU Linqi¹, WANG Yingyi²(), HUANG Xingchun²

1. Shanghai Urban Construction Municipal Engineering (Group), Co., Ltd., Shanghai 200030, China
2. School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

Received:2020-11-23 Online:2021-09-28 Published:2021-10-08
Contact: WANG Yingyi E-mail:wangyingyi@sjtu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

根据软土地层桩基工程特性,提出符合工程特点的虚拟柱状结构模型,建立桩基沉降位移理论解.研究软土地层中桩基荷载的传递特性、桩基承载模式及其随荷载与环境条件逐步演化的动态关系.结果表明:桩基存在摩擦承载和摩擦+桩端承载模式,且随桩顶荷载、施工和环境因素显著变化.同时,受荷载的传递规律影响,桩基轴向存在0轴力断面,其深度与桩基长度的大小关系影响桩基的承载模式类型和位移计算结果.现场结果对比验证了理论方法的正确性和适用性.

关键词: 桩基承载模式, 沉降位移, 虚拟柱状等效模型, 理论解

Abstract:

According to the engineering characteristics of pile foundation in soft soil layer, a virtual column structure model was proposed, and a theoretical solution to pile foundation settlement displacement was established. Besides, the load transfer characteristics of pile foundation in soft soil layer, the bearing mode of pile foundation, and its dynamic relationship with the gradual evolution of load and environmental conditions were studied. The results show that there are friction bearing and friction with pile end bearing modes in pile foundation, and they change significantly with pile top load, construction, and environmental factors. Affected by the load transfer law, there is a 0-axis force section in the axial direction of pile foundation. The relationship between the depth and the length of pile foundation affects the type of bearing mode and displacement calculation results. The field results verify the correctness and applicability of the theoretical method.

Key words: bearing mode of pile foundation, settlement displacement, virtual column equivalent model, theoretical solution

中图分类号:

TU473

王荣勇, 柳林齐, 王颖轶, 黄醒春. 基于虚拟柱状等效模型的桩基沉降位移计算方法[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(9): 1126-1133.

WANG Rongyong, LIU Linqi, WANG Yingyi, HUANG Xingchun. Calculation Method of Pile Foundation Settlement Displacement Based on Virtual Column Equivalent Model[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2021, 55(9): 1126-1133.

图/表 9

图1

图2

图3

表1

图4

图5

图6

表2

图7

参考文献 13

[1]	许崧, 阎长虹, 许宝田. 砂土地层中桩基受力特征试验分析[J]. 工程地质学报, 2013, 21(4):577-582.
	XU Song, YAN Changhong, XU Baotian. In-situ test and analysis on mechanical characteristics of piles in sands[J]. Journal of Engineering Geology, 2013, 21(4):577-582.
[2]	邓会元, 戴国亮, 龚维明, 等. 不同平衡堆载条件下桩基承载特性的原位试验研究[J]. 岩土力学, 2015, 36(11):3063-3070.
	DENG Huiyuan, DAI Guoliang, GONG Weiming, et al. In situ experimental study of bearing characteristics of pile foundation under different balanced surcharges[J]. Rock and Soil Mechanics, 2015, 36(11):3063-3070.
[3]	胥为捷. 软土地基桩基负摩阻力简化计算方法[J]. 水运工程, 2011(11):222-226.
	XU Weijie. Simplified calculation method for negative friction on piles in soft soil foundation[J]. Port & Waterway Engineering, 2011(11):222-226.
[4]	林心. 群桩基础流变效应分析[J]. 广东水利水电, 2013(11):41-43.
	LIN Xin. Analysis on rheological effect of pile group foundation[J]. Guangdong Water Resources and Hydropower, 2013(11):41-43.
[5]	冯胜洋. 深厚软土区段高速铁路桥梁桩基工后沉降特性研究[D]. 长沙: 中南大学, 2014.
	FENG Shengyang. Bpost-construction settlement characteristics of pile foundation for high-speed railway bridge in deep soft soil region[D]. Changsha: Central South University, 2014.
[6]	徐庆国. 京沪高速铁路群桩基础沉降变形特性研究[D]. 长沙: 中南大学, 2013.
	XU Qingguo. Theoretical study on settlement and deformation of pile groups of Beijing-Shanghai express railway[D]. Changsha: Central South University, 2013.
[7]	张乾青. 软土地基桩基受力性状和沉降特性试验与理论研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2012.
	ZHANG Qianqing. Test and theoretical study on bearing capacity behavior and settlement of pile in soft soils[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2012.
[8]	TAN F Y, HU H B, LV W, et al. Study on bearing performance of mixed pile on saturated silty sand ground[J]. Japanese Geotechnical Society Special Publication, 2015, 1(6):41-46. doi: 10.3208/jgssp.CPN-19 URL
[9]	GIANNOPOULOS K, ZDRAVKOVIC L, POTTS D. A numerical study on the effects of time on the axial load capacity of piles in soft clays[M]// Numerical Methods in Geotechnical Engineering. Boca Raton, USA: CRC Press, 2000: 595-600.
[10]	ZHANG L P, SHEN Y B, WANG D D. Research on bored bearing characteristics in Xi’an[J]. MATEC Web of Conferences, 2015, 22:05025. doi: 10.1051/matecconf/20152205025 URL
[11]	肖偲, 王奎华, 王孟波. 基于桩侧虚土桩模型的桩-桩芯土竖向动力响应[J]. 浙江大学学报(工学版), 2020, 54(8):1593-1603.
	XIAO Si, WANG Kuihua, WANG Mengbo. Vertical dynamic response of pile-soil plug based on surrounding fictitious soil pile model[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2020, 54(8):1593-1603.
[12]	辛冬冬, 张乐文, 宿传玺. 基于虚土桩模型的层状地基群桩沉降研究[J]. 岩土力学, 2017, 38(8):2368-2376.
	XIN Dongdong, ZHANG Lewen, SU Chuanxi. Settlement research of pile groups in layered soils based on virtual soil-pile model[J]. Rock and Soil Mechanics, 2017, 38(8):2368-2376.
[13]	王奎华, 吕述晖, 吴文兵, 等. 层状地基中基于虚土桩模型的单桩沉降计算方法[J]. 工程力学, 2013, 30(7):75-83.
	WANG Kuihua, LÜ Shuhui, WU Wenbing, et al. A new calculation method for the settlement of single pile based on virtual soil-pile model in layered soils[J]. Engineering Mechanics, 2013, 30(7):75-83.

土体		桩基
参数	取值	参数	取值
ϕ/(°)	15	D/mm	900
C/kPa	30	H/m	76.6
μ	0.4	A/m²	0.63617
γ/(kN·m^-3)	1.81	E/GPa	30
E_s/MPa	10.0

土层名称	平均厚度/m	ϕ/(°)	E/MPa	C/kPa	γ/ (kN·m^-3)
黏土	2.00	17.50	3.00	34.00	19.1
淤泥	1.95	17.90	1.60	22.00	17.0
细砂	3.75	16.95	8.00	10.50	18.0
淤泥	15.70	10.25	2.00	20.35	17.1
细砂	4.20	16.95	10.00	10.50	18.0
淤泥质黏土	9.75	11.40	2.50	80.00	17.5
细砂	4.90	16.95	12.00	10.50	18.0
黏土	5.50	16.40	6.50	43.00	19.6
黏土	10.05	12.45	4.00	64.50	18.4
粉质黏土	14.45	17.35	6.00	41.50	19.1
卵石	12.10	20.00	18.50	0	18.5
按地层厚度加权平均		18	10	40	18.1

[1]	刘诗航, 娄晓帆, 唐国强, 王滨. 孔隙率对环形阵列圆柱结构局部冲刷的影响[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 664-674.
[2]	李泽垚, 周洁, 田万君, 裴万胜. 地铁变频荷载循环作用下饱和软黏土累积塑性变形[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(4): 454-463.
[3]	李宛玲, 张琪, 周香莲. 风浪荷载共同作用下的海洋桩基动力响应[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(9): 1116-1125.
[4]	金小凯, 陈锦剑, 廖晨聪. 波浪荷载对单桩承载力影响的水槽模拟试验研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(4): 365-371.
[5]	李镜培, 徐子涵. 长期受荷桩极限承载力的预测[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(4): 380-386.
[6]	胡安峰, 南博文, 陈缘, 付鹏. 基于砂土刚度衰减模型的修正p-y曲线法[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(12): 1316-1323.
[7]	肖朝昀, 李明广, 王大发, 陈锦剑. 降雨影响下残积土层中深基坑变形特性测试及分析[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(8): 873-880.
[8]	肖潇, 李明广, 夏小和, 王建华. 基坑开挖对临近明挖暗埋隧道竖向变形的影响机理[J]. 上海交通大学学报, 2018, 52(11): 1437-1443.
[9]	孟振, 陈锦剑, 王建华. 基于修正剑桥模型的软黏土中沉桩过程欧拉-拉格朗日耦合模拟分析[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(03): 263-268.
[10]	曾凡云, 李明广, 陈锦剑, 王建华. 基坑群监测数据与施工信息动态同步分析系统的开发与应用[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(03): 269-276.
[11]	胡翔, 陈锦剑, 王建华. 短峰波作用下饱和海床中的单桩响应分析[J]. 上海交通大学学报, 2016, 50(11): 1737-1741.
[12]	赵香山, 陈锦剑, 黄忠辉, 王建华. 基坑变形数值分析中土体力学参数的确定方法[J]. 上海交通大学学报, 2016, 50(01): 1-7.
[13]	张斌, 黄忠辉, 朱雁飞, 王建华. 深基坑参数融合数据模型与数据结构[J]. 上海交通大学学报, 2014, 48(11): 1517-1522.
[14]	张抗寒, 陈锦剑, 王建华, 杜毅. 紧邻基坑同步施工下坑间隧道的变形特性[J]. 上海交通大学学报, 2013, 47(10): 1537-1541.
[15]	黄开勇, 周香莲, 王建华. 横观各向同性圆形基坑抽水-水位恢复试验数值分析[J]. 上海交通大学学报, 2013, 47(06): 851-855.

基于虚拟柱状等效模型的桩基沉降位移计算方法

Calculation Method of Pile Foundation Settlement Displacement Based on Virtual Column Equivalent Model

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 9

参考文献 13

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价