土体极限抗力与侧向受荷嵌岩桩分析数据库

除了实例RS1和RS2外,本文采用程序GASLFP,还对其他5个结构线性嵌岩桩进行了分析。桩的参数如表5-11,岩石的分类指标和力学指标分别如表5-12和表5-13。采用上述桩与岩石参数,除了实例RS6和RS7外,预测的桩基性状与实测结果非常吻合,相应的结果可参见附录I。对应于桩基在岩面处归一化变形y0/d=10%和20%的计算结果见表5-14。对于实例RS6和RS7,由于桩基为钻孔灌注桩,混凝土开裂引起抗弯刚度的变化,结构线性分析(即EI为常数)只能得到较低荷载水平下的桩基性状。对实例RS6和RS7的结构非线性分析将在第6章进行详细的论述。

表5-14　嵌岩桩的侧向受荷特性

综合上述实例,可以发现：

(1)在该数据库中,d=220～2 250 mm,qur=2.78～25 MPa。因此,该数据库可应用于相对软岩中的微型桩到大直径桩分析。对于硬岩,还需进一步分析;

(2)k=(3.72～6.2)Gm,平均值为4.54Gm,该值比黏土中侧向受荷桩对应的值约大50%;

(3)Gm=(1.77～839.4)qur或Em=(4.43～2 098.5)qur,平均值为Gm=170qur或Em=425qur。Em值的变化范围较大,选用时需要一定的工程经验。对上述7个实例,反分析得到的Em值和由经验关系式得到的结果,如表5-13。结果表明：①Em值高度依赖于岩石的可变性(空间位置)和选定的确定方法;②没有一个经验关系式能准确给出所有实例的Em值。如M1,M3和M5分别只给出了实例RS6,RS1和RS2,RS3到RS5的Em近似值;③不过,反分析得到的Em值与原位测试结果比较接近。因此,对于重要工程,有必要进行原位测试(如DMT试验)确定Em值;

(4)桩的有效长度Lcr和最大荷载对应的塑性滑移深度xp,即xpmax,也列入表5-14。Lcr值为(2～6.2)d,xpmax值为(0.34～2.52)d。因此,在设计荷载条件下,一般可取6d深度内的变形模量和2.5d深度内的LFP;

(5)在最大塑性滑移深度内,LFP可采用如下简单形式,即pu=AL(α0+x)2.5(其中AL与qur在数值上相等)和α0=(0.11～0.45)d,平均值为0.22d。如果采用Reese LFPR分析嵌岩桩的性状时,αr=0.03～0.55,其中对于单轴抗压强度较高的岩石取较小值;(www.xing528.com)

(6)当岩面处桩的变形为y0=10%d和20%d时,最大弯矩发生深度分别为(1.38～2.55)d(平均深度为1.95d)和(1.59～2.97)d(平均深度为2.18d);

(7)当岩面处桩的变形为y0=10%d和20%d时,岩面处桩的转角分别为3.04%～6.69%(平均值4.07%)和5.51%～12.16%(平均值7.6%)。因此,对应于y0=10%d或20%d时的地面转角很大。这对于高耸结构,如输变线塔,是不允许的。所以,对于嵌岩桩,采用y0=10%d或20%d作为设计标准可能过大;

(8)将地面变形为10%d和20%d对应的Pt/qurd2～d和Mmax/qurd3～d关系分别绘制于图5-22和图5-23。在地面变形为10%d时,Pt/qurd2=1.74～20.17,Mmax/qurd3=6.82～92.83;在地面变形为20%d时,Pt/qurd2=3.13～30.79,Mmax/qurd3=13.12～151.51。从图5-22和图5-23可以发现,Pt/qurd2随桩径的增长而增加,而Mmax/qurd3值与桩径没有明显的关系。

图5-22　Pt/qurd2～d关系

图5-23　Mmax/qurd3～d关系

对于嵌岩桩的极限荷载设计,可采用式(5-8)(桩头自由条件)或式(5-16)(桩头固定条件)确定,此时应将黏土的不排水剪强度Su替换为岩石的单轴抗压强度qur。