单桩轴向荷载下破坏模式-结构工程师考试精讲

图8.1.4表示单桩静载荷试验装置的示意图，轴向荷载Q作用于桩顶，在Q作用下，单桩向下沉降，可以在桩顶测出沉降量s。从开始加载到破坏，可以量测出整个受力过程中荷载Q和沉降s的演变发展的过程，此即Q⁃s曲线。下面通过Q⁃s曲线来讨论单桩在轴向荷载作用下的破坏模式。

单桩在轴向荷载作用下，其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪强度、桩端支承情况、桩的尺寸以及桩的类型等条件。图8.1.5～图8.1.7为轴向荷载下可能的单桩破坏模式简图。

图8.1.4 单桩静载荷试验装置

图8.1.5 桩身压屈破坏

图8.1.6 桩端整体剪切破坏

图8.1.7 刺入破坏(www.xing528.com)

（1）桩身压屈破坏

当桩底支承在坚硬的土层或岩层上，桩周土层极为软弱以致对桩身无约束或侧向抵抗力很小。桩往往先于土发生挠曲破坏，此时桩在轴向荷载作用下，如同一根细长压杆出现纵向压屈破坏，荷载⁃沉降（Q⁃s）关系曲线为“急剧破坏”的陡降型，其沉降量很小，具有明确的破坏荷载（图8.1.5），桩的承载力取决于桩身的材料强度。穿越深厚淤泥质土层中的小直径端承桩或嵌岩桩及细长的木桩等多属于此种破坏。

（2）桩端整体剪切破坏

当具有足够强度的桩穿过抗剪强度较低的土层，进入较坚硬的持力层，且桩的长度不大时，桩在轴向荷载作用下，桩端压力超过了持力层的极限承载力，桩底土体形成滑动面而出现整体剪切破坏（图8.1.6）。而桩底持力层以上的软弱土层不能阻止滑动土楔体的形成，持力层将形成连续的滑动面而出现整体剪切破坏。因为桩端较高强度的土层将出现大的沉降，桩侧摩阻力难以充分发挥，主要荷载由桩端阻力承受，Q⁃s曲线也为陡降型，呈现明确的破坏荷载。桩的承载力主要取决于桩端土的支撑力。一般打入式短桩、钻扩短桩等的破坏均属于此种破坏。

（3）刺入破坏

当桩端土为非密实砂类土或粉土以及清孔不净残留虚土时，在荷载作用下，桩侧阻力较大，端阻很小，将出现刺入破坏。破坏特征如图8.1.7所示，沉降曲线Q⁃s呈“渐进破坏”的缓变型，没有明显的转折点，极限荷载难以判断，桩的沉降量较大。因此，这类桩的承载力主要由上部结构所能承受的沉降变形确定。一般均质土中的摩擦桩、孔底沉渣较厚的灌注桩均属于此类。

另外，当持力层不坚硬、桩径不大时，随荷载的增加端阻力也很快进入极限状态，其Q⁃s曲线呈陡降型；对于支撑于黏性土、砂土、砾类土上的扩底桩，达到极限端阻所需的位移量很大，Q⁃s曲线可能呈缓变型。

从上述单桩在轴向荷载作用下的破坏模式的分析中，可以看到，在外荷载作用下，桩基础破坏大致可分为两类：①桩体材料的强度不足，发生桩身被压碎而丧失承载力的破坏；②地基土对桩支承能力不足而引起的破坏。通常，桩的承载力由地基土对桩的支承能力控制，桩身材料的强度得不到充分发挥。对于端承桩、超长桩或桩身有缺陷的桩，桩身材料的强度就起着控制作用。另外，对沉降有特殊要求的结构，桩的承载力受沉降量的控制。