桩基础位移系数解法：桩顶自由与水平力的相互作用变化

1.桩土刚度比对位移相互作用系数的影响

为了考察两根摩擦桩之间相互作用系数的特性，图3.15 和3.16 给出了土的泊松比为μs= 0.3，桩长细比L/d = 60，不同的桩土弹性模量比Ep/Es= 100、1 000、9 000），不同的水平荷载作用方向与两根桩中心连线的偏离角β = 0°、45°、90° 情况下两根摩擦桩桩顶分别在水平力和弯矩单独作用下相互作用系数随不同桩心距s/d 的变化情况。

从图3.15 中可以看出，两根摩擦桩仅在水平力单独作用下，随着桩心距的增大，两根桩的相互作用系数明显减小。如图3.17a 所示，在桩心距s/d = 10 增加到s/d = 30，桩土弹性模量比Ep/Es= 9 000，水平荷载作用方向与两根桩中心连线的偏离角β = 0° 和桩长细比L/d = 60 时，由相邻桩引起的沉降从18.4% 减小到12.7%。桩土弹性模量比Ep/Es对位移相互作用系数αρH有明显的影响，随着桩土弹性模量比Ep/Es的增大，两根桩之间的位移相互作用系数αρH显著的增加。对于不同的偏离角，两根桩之间的位移相互作用系数随桩间距的变化规律基本相同，但随着水平荷载作用偏离角的增大，位移相互作用系数随着减小。

图3.15　仅受水平力作用下位移相互作用系数随桩距的变化

图3.16 给出了两根摩擦桩仅在弯矩单独作用下位移相互作用系数随桩间距的变化规律。与图3.15 对比，发现相同的地方是桩土刚度比对弯矩单独作用下的位移相互作用系数的影响与水平力单独作用下的影响规律相同。不同的地方是，弯矩单独作用下的位移相互作用系数比水平力单独作用下的位移相互作用系数要小。

图3.16　仅受弯矩作用下位移相互作用系数随桩距的变化

2.桩长细比对位移相互作用系数的影响

为了进一步考察两根摩擦桩之间的位移相互作用系数的特性，图3.17 和3.18 给出了土的泊松比为μs= 0.3，不同的桩土弹性模量比Ep/Es= 100、1 000、9 000，不同的水平荷载作用方向与两根桩中心连线的偏离角β =0°、45°、90°，不同的桩长细比L/d =40、50、60 情况下两根摩擦桩分别在水平力和弯矩单独作用下，位移相互作用系数随不同桩心距s/d 的变化情况。

图3.17　仅受水平力作用下位移相互作用系数随桩距的变化

图3.18　仅受弯矩作用下位移相互作用系数随桩距的变化

从图3.17 和3.18 中可以看出，不论两根摩擦桩仅在水平力单独作用下，还是两根摩擦桩仅在弯矩单独作用下，对于3 种不同的桩长细比，位移相互作用系数基本相等。

3.αρM和αθH的关系(www.xing528.com)

图3.19 给出了土的泊松比为μs= 0.3，桩长细比L/d = 60，不同的桩土弹性模量比Ep/Es= 100、1 000、9 000，不同的水平荷载作用方向与两根桩中心连线的偏离角β = 0°、

图3.19　相互作用系数随桩距的变化

45°、90°情况下两根摩擦桩分别在水平力单独作用下的转角相互作用系数与在弯矩单独作用下的位移相互作用系数关系。

从图3.19 可以看出，对于不同的桩土弹性比和不同的荷载作用偏离角，两根摩擦桩在水平力单独作用下的转角相互作用系数与弯矩单独作用下的位移相互作用系数都相等。

4.桩土刚度比对转角相互作用系数的影响

图3.20 给出了土的泊松比为μs= 0.3，桩长细比L/d = 60，不同的桩土弹性模量比Ep/Es= 100、1 000、9 000，不同的水平荷载作用方向与两根桩中心连线的偏离角β = 0°、45°、90° 情况下两根摩擦桩分别在弯矩单独作用下转角相互作用系数随不同桩心距s/d 的变化情况。

从图3.20 中可以看出，两根摩擦桩仅在弯矩单独作用下，随着桩心距的增大，两根桩的相互作用系数明显减小。桩土弹性模量比Ep/Es对转角相互作用系数αθM有明显的影响，随着桩土弹性模量比Ep/Es的增大，两根桩之间的转角相互作用系数显著的增加。对于不同的偏离角，两根桩之间的相互作用系数随桩间距的变化规律基本相同，但随着水平荷载作用偏离角的增大，位移相互作用系数随着减小。

图3.20　仅受弯矩作用下转角相互作用系数随桩距的变化

5.桩长细比对转角相互作用系数的影响

为了进一步考察两根摩擦桩之间的转角相互作用系数的特性，图3.21 给出了土的泊松比为μs= 0.3，不同的桩土弹性模量比Ep/Es= 100、1 000、9 000，不同的水平荷载作用方向与两根桩中心连线的偏离角β = 0°、45°、90°，不同的桩长细比L/d = 40、50、60 情况下两根摩擦桩在弯矩单独作用下，转角相互作用系数随不同桩心距s/d 的变化情况。

图3.21　仅受弯矩作用下转角相互作用系数随桩距的变化

从图3.21 中可以看出，两根摩擦桩仅在弯矩单独作用下，对于3 种不同的桩长细比，转角相互作用系数基本相等。