基于修正侧阻抗力矩的刚性单桩水平承载力解析解

作者：江杰; 付臣志; 柴文成; 张探; 欧孝夺^*

来源：岩石力学与工程学报, 2022, 41(09): 1910-1922.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2021.1134

• 桩基工程
• 刚性单桩
• 侧阻抗力矩
• 水平承载力
• 解析解
• 参数分析

为了更准确地考虑竖向摩擦效应对刚性单桩水平承载力的影响，假定被动侧桩周径向土压力呈余弦函数分布，建立被动侧桩周最大径向土压力与总土抗力的关系。对径向土压力和竖向摩阻力模拟结果进行反演得到修正的桩–土界面竖向摩擦因数，推导侧阻抗力矩解析表达式。然后，假定极限土抗力、水平地基反力模量随深度线性增加，水平地基反力模量随地面处水平位移非线性减小，导得了桩侧土均未屈服、旋转点以上部分土体屈服、旋转点上下均有土体屈服三阶段下的水平力和力矩平衡方程。鉴于数值迭代程序的复杂性，采用位移加载方式，计算时将地面处水平位移y0视为已知量，旋转点深度a视为变量，通过变形得到水平承载力解析解。通过与有限元分析、模型试验和现场试验的结果进行比较，验证了该方法的正确性。最后，利用该方法分析桩径、内摩擦角以及水平力作用点高度对刚性单桩水平承载力、最大弯矩和旋转点深度的影响。结果表明：采用余弦函数可以很好地表征被动侧桩周径向土压力分布，根据修正的桩-土界面竖向摩擦因数计算的侧阻抗力矩更符合实际；忽略侧阻抗力矩作用会明显低估刚性单桩的水平承载力，低估程度随着桩径、内摩擦角以及水平力作用点高度的增大而增大。

• 单位
  广西大学; 广西防灾减灾与工程安全重点实验室; 建筑工程学院