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地基反力系数法与海上测风塔基础设计的关系

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:地基反力系数法又称为弹性地基梁法,将桩视作竖向布置的弹性地基梁,忽略地基土的连续性,把土体视作沿着桩身分布的一系列互相独立的弹簧。黏土中比较有代表性的方法包括Matlock方法[22]、Reese& Welch方法[23]、Sullivan方法[24]和Dunnavant方法[25]等,砂土中比较有代表性的方法包括Kondner方法[26]、Reese方法[27]、Murchison&O'Neill方法[28]和Kim方法[29]等。NL法也属于p—y曲线法中的一种。

地基反力系数法与海上测风塔基础设计的关系

水平受荷桩的分析方法包括地基反力系数法、弹性理论方法、极限平衡法和数值分析方法,诸如有限元、差分法、边界元等,在桩基工程领域中应用最为广泛的是地基反力系数法。地基反力系数法又称为弹性地基梁法,将桩视作竖向布置的弹性地基梁,忽略地基土的连续性,把土体视作沿着桩身分布的一系列互相独立的弹簧。若弹簧刚度与桩身变形无关,则为线性荷载传递模型;若弹簧刚度为桩身变形的函数,则为非线性荷载传递模型,也称为p—y曲线模型[21]

假定作用在某一深度x处的侧向土压力p与桩的挠度y的n次方成正比例,同时假定p与y可通过地基反力模量联系在一起的,即为x和y的幂次方关系,则式(6-72)中的桩侧土抗力可进一步表示为

对于线弹性模型,地基反力p与桩的挠度y呈线性关系,此时n=1。在此基础上,式(6-77)中参量m取值不同将得到不同的分析方法,当m=0时为常数法,当m=1时为m法,当m=2时为K法,当m=0.5时为C法。对于砂土和软黏土,由于土的强度随深度的增加而增大并且桩的变形随深度的增加而减小,地基反力系数可采用m法假定并需适度考虑土的屈服和土体变形的非线性;对于刚性相对较大的桩插入超固结黏土并且荷载相对较小的情况,地基反力系数可采用常数法假定[21]

当n≠1时为非线性荷载传递模型,比较有代表性的是由Rifaat(1971)提出的n=0.5的港湾研究所方法(港研法)。根据地基的特性港研法又分为由久保提出的m=1的方法和由林一宫岛提出的m=0的方法,近年来上海港湾工程设计研究院提出了一种新的非线性计算模型——NL法,该方法中m=2/3,n=1/3,并被我国行业规范JTS 167—4—2012所采用。(www.xing528.com)

对于非线性荷载传递模型,也可采用实测的p—y曲线来代替现有的假定公式,求得非线性的地基反力系数k,令k=p/y,采用的是不同应力水平下桩侧土割线模量。不管是原位试验还是模型试验,土层不同、桩尺寸不同以及桩土相对特性的不同均会对通过实测反求的p—y曲线产生影响,进而出现了多种分析方法。黏土中比较有代表性的方法包括Matlock(1970)方法[22]、Reese& Welch(1975)方法[23]、Sullivan(1980)方法[24]和Dunnavant(1989)方法[25]等,砂土中比较有代表性的方法包括Kondner(1963)方法[26]、Reese(1974)方法[27]、Murchison&O'Neill(1991)方法[28]和Kim(2004)方法[29]等。

p—y模型考虑了土的非线性反应,既可用于小位移也可用于较大位移情况的求解,沿桩身各深度x处桩土作用情况可采用不同的p—y曲线表达。NL法也属于p—y曲线法中的一种。基于地基反力系数法的假定,有的学者认为p—y曲线法没有考虑土体介质的连续性,但实际上,桩侧土弹簧刚度特性一般由现场试验得到,弹簧间的相互作用实际已包括在p—y曲线中。

我国建筑桩基标准中经常采用m法,国外桩基标准中经常采用p—y曲线法,而我国港口桩基标准中则推荐采用NL法。国外标准p—y曲线法中,一般黏土条件下p—y曲线为Matlock(1970)方法,硬黏土条件下p—y曲线为Reese& Welch(1975)方法,砂土条件下p—y曲线为Murchison&O'Neill(1991)方法。

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