群桩中各单桩的性状与离心机试验：土体极限抗力与侧向受荷桩性状

Mc Vay等(1998)报道了ss/d=sp/d=3的(3～7)×3群桩在松砂和中密砂中的性状。松砂的容重和相对密度分别为14.05 kN/m3和36%,中密砂的容重和相对密度分别为14.50 kN/m3和55%。相应的内摩擦角分别为34.5°和37.1°。

模型桩为长304.8 mm,截面宽为9.5 mm的方向铝桩,模拟的原型桩为13.7 m长,截面宽为0.429 m的方向铝桩。取桩材杨氏模量Ep=7.0×107kPa,则EI=197 581.3 kN·m2。根据试验观测结果(Mc Vay等,1998),各群桩中前排边桩与中间桩的荷载分配差别很小,因此桩P11承担荷载近似为前排承担的总荷载除以前排桩数量3。根据报道的试验结果,在群桩位移为76.2 mm(约0.18d)时,对于松砂和中密砂中的(3～7)×3群桩,由式(7-2)计算得：ηg=Pa/Q11=71.4(3),68.0(4),69.0(5),66.7(6),62.9(7)和76.9(3),66.2(4),65.8(5),63.3(6),62.1(7)。群桩效率系数ηg随排数的增长呈现降低趋势,但降低幅度逐渐趋缓。对于松砂和中密砂中的3×3群桩,平均群桩效率系数为74.2%。这与Mc Vay等(1995)试验观测的值(74%)非常一致。

假定松砂和中密砂的泊松比均为0.3,Ng==13.05(松砂)或16.33(中密砂)和α0=0,通过拟合荷载—变形曲线,由GASLFP反分析得桩P11的n和Gs值。对于松砂：n=1.7和Gs=0.24;对于中密砂：n=1.7,Gs=0.33 MPa。对于每个群桩,桩P11的最大塑性滑移深度小于2d,从而剪切模量的影响不可忽视。因此,对于后排桩的分析,除了降低极限抗力外,剪切模量也按同一比例R降低(Brown等,1988)。各桩的R值如表7-12。对于松砂和中密砂,最低R值可分别达到0.4和0.35。表7-12中的R值可以用于群桩布置相同的各桩分析。当然,这还需要更多的现场试验结果进行验证。

与表7-12中中密砂3×3群桩的R值比较,表7-11中第二排、第三排桩的R值似乎应该互相调换。不过,中密砂3×3群桩中第二排、第三排桩的R值之和相对比较固定,变化在0.85～0.89之间。这表明在上述群桩的模型试验分析中,对于3×3群桩的荷载分配(Gandhi&Selvam,1997),第二排、第三排的分配荷载大小应该相互调换。因此,在3×3群桩中,第三排桩分配的荷载与相同ss/d的2×3群桩中第二排分配的荷载相同。进一步分析表明,假定3×1,3×2或3×3群桩中前两排分配的荷载分别与2×1,2×2或2×3群桩的荷载分配相同,也是值得怀疑的。

表7-12　离心机试验中各桩的R(=Ng/P11的Ng)值

(www.xing528.com)

图7-14和图7-15分别给出了松砂和中密砂中各群桩实测和计算的总荷载-变形关系曲线,其中,群桩总荷载等于各群桩中桩P11分配的荷载除以桩P11的荷载分配系数sf(11)。预测的桩头变形与实测结果吻合较好。

图7-14　Pt-yt关系(松砂)

图7-15　Pt-yt关系(中密砂)

Ⅰ—群桩的第一次试验;Ⅱ—群桩的重复试验