水平荷载下单桩的破坏性状研究

当单桩桩顶受到水平荷载和弯矩的作用后，桩顶会产生水平向位移及转角，桩身产生弯曲应力，桩侧土受到挤压。当横向荷载继续增大，对桩身抗弯强度较低的桩，如配筋率低的灌注桩，则会引起桩身断裂；对抗弯强度很高的桩，如预制桩、钢桩，虽然桩身未断裂，但桩的水平位移已经很大，桩侧土被挤出，处于以上状态的单桩，其水平承载力已达极限值，单桩已被破坏。桩的几何尺寸、桩顶约束条件、桩身材料强度及地基土的性质，都会影响受水平向荷载的桩及地基土的破坏性状。

1.刚性桩（短桩）的破坏

对于桩顶无约束的短桩，因桩的相对刚度（对地基土而言）很大，桩顶受横向荷载直至达极限状态出现破坏时，桩身并未产生挠曲变形，如图4-28（a）所示，而是围绕桩端附近的某一点作刚体转动，此时，全桩长范围内的桩侧土均达屈服状态，对处于以上受力及破坏状态的桩，可称为刚性桩。

对于桩顶被嵌固的短桩，由于承台受地基土反力作用，当横向荷载增加至桩已破坏时，桩及承台均未出现明显的转动，而是以桩与承台呈整体平移为主要特征，桩侧土也已达屈服状态，如图4-28（a′）所示。

图4-28　受横向荷载的桩

2.半刚性桩（中长桩）的破坏(www.xing528.com)

半刚性桩或者中长桩的桩顶受横向荷载后，桩身会发生挠曲变形，因桩身相对刚度的减弱及桩长的增加，不会出现整体转动现象。在桩身的位移曲线上，只出现一个位移零点，如图4-28（b）所示。即该点以上桩身水平位移明显，且从下往上逐渐增大，而该点以下桩身无水平向位移。随着横向荷载的增加，位移零点会沿桩身下移，桩侧土的屈服也向下发展，由于上部土抗力的减少，桩身最大弯矩截面位置也向下转移。当横向荷载继续增大，对低配筋率的桩，会因抗弯强度不高而发生桩身断裂，此时桩已破坏；对桩身抗弯强度很高的高配筋率桩，如预制桩及钢桩，则会产生过大的水平位移及桩侧土被塑性挤出，此时桩已被破坏。

对于被承台嵌固的中长桩，如图4-28（b′）所示，桩顶将出现较大的反向固端弯矩，而桩身弯矩相应减小并向下部转移，并且桩顶水平位移比无嵌固时大大减小。当横向荷载继续增加，会使桩顶最大弯矩处和桩身最大弯矩处相继屈服，此时桩的承载力处极限状态，桩及承台均已产生较大水平位移。由于桩顶被嵌固，与桩顶处自由状态相比，在相同荷载作用下，桩身抗弯强度较低的桩出现桩身断裂的可能性减小。当桩身抗弯强度较高时，可按允许水平位移量对应的荷载确定其承载力。

3.柔性桩（无限长桩）的破坏

当桩的长度足够大时，不管桩顶是否处于自由状态，受荷载后桩身位移曲线上可出现两个以上的位移零点和弯矩零点，并且位移量及弯矩值随桩深衰减很快，处于这种受力状态下的桩称为柔性桩或无限长桩，如图4-28（c）、图4-28（c′）所示。其破坏性状与半刚性桩类似。