1引言
随着预应力管桩技术的进步，管桩的应用也越来越广，相应的理论研究与实践也在同步发展，静压管桩技术因其明显的优势而越来越受到人们的重视。静压管桩是把预应力管桩本身具备的特点和无振动、无油烟、无噪音的施工工艺较完善的结合起来，是一种优势十分明显的工法。由于静压管桩的诸多优点，静压法成为管桩施工中的首选工法，静压管桩技术的有效推广，有利于建筑业的技术进步和可持续发展。当前的发展越来越重视建设速度，在保证质量的前提下，如何缩短工期已成为大部分业主最为关心的重要问题。在以往的建设中，基础工程的施工工期在整个建设工期中占有很大比例，因此，在保证基础工程质量的前提下，缩短基础工程的施工工期就变得尤为重要。静压管桩基础兼有质量可靠、施工速度快的优点，且造价合理。因此，静压管桩基础在工程建设中必然成为首选桩型，具有广阔的应用前景。
目前对静压管桩的研究可以得到在同一条件下的静压管桩基础的单桩竖向承载力明显高于其他工法的预应力管桩和其他桩型，分析原因可以认为是由于这一工法的机理不同所致。以中粗砂为持力层的静压管桩，其承载力更是明显高于同等条件下的其他桩型，这似乎与压桩过程中，桩端土体被压密而形成的一个压密区有关，然而，不同的地质条件下，这一压密区如何影响承载力还无法说清，这方面需要开展大量的研究，通过力学建模，采用有限元法进行计算，使之与静压管桩试验研究结果相吻合，建立体现静压管桩实际受力的本构关系，实现对静压管桩承载特性的深入研究。因此，对静压管桩的受力机理和竖向承载力进行研究十分必要。
2竖向荷载作用下单桩的传递过程
当竖向荷载逐步施加于单桩桩顶，桩身上部受到压缩而产生向下的位移，同时桩侧表面受到土的向上的摩阻力。桩身荷载通过所发挥出来的桩侧摩阻力传递到桩周土层中去，致使桩身荷载和桩身压缩变形随深度递减。随着荷载增加，桩身压缩量和位移量增大，桩身下部的摩阻力随之逐步调动起来，桩底土层也因受到压缩而产生桩端阻力，桩端土层的压缩加大了桩土相对位移，从而使桩身摩阻力进一步发挥出来。当桩身摩阻力全部发挥出来并达到极限后，若继续增加荷载，其荷载增量将全部由桩端阻力承担。当桩底荷载达到桩端持力层土的极限承载力时，桩端持力层大量压缩和塑性挤出，位移增长速度显著加大，使桩发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。此时桩所承受的荷载就是桩的极限荷载。
3荷载传递的分析方法
从上面的叙述可知竖向荷载下桩土体系的荷载传递过程可简单描述为：桩身位移S(z)和桩身荷载P(z)随深度递减，桩侧摩阻力τ(z)自上而下逐步发挥。桩侧摩阻力的发挥值与桩土相对位移量有关，如图3.1所示。
式中：U——桩身截面周长；EP——桩身弹性模量；A——桩身横截面面积。
式(3-5)就是进行桩土体系荷载传递分析计算的基本微分方程。目前求解方程(3-5)的方法主要有解析法和位移协调法两种。
当通过试验实测并按一定模型建立起的传递函数的形式不太复杂时，通常为直线或折线模型时，便可将其直接代入式(3-5)求得解析解。常用的具代表性的传递函数模型有：佐腾悟的线弹性全塑性模型、陈龙珠等的双折线硬化模型、房卫民的三折线模型以及刘齐建的考虑桩底沉渣的桩端三折线模型等。
4影响荷载传递的因素
玛斯特(N.S.Mattes)和波洛斯(H.G.Poulos)运用线弹性理论进行分析的结果表明，影响桩土体系荷载传递的因素主要有：
桩端土与桩周土的刚度比Eb/Es：当Eb/Es=0时，是纯摩擦桩，桩身轴向力沿深度近乎直线地减少(说明摩擦力近乎直线分布)，至桩端时变为0；当Eb/Es=1时，属均匀土层中的摩擦桩，荷载传递曲线与纯摩擦桩相近；当Eb/Es=∞且为中长桩(l/d≈25)时，是端承桩，桩身轴向力沿深度减小，下半段几乎不变，说明摩阻力逐渐减小至接近于零，端阻力占总荷载的大部分；当Eb/Es=100时，实际上就可以看作是端承桩。
桩、土的刚度比Ep/Es：当Ep/Es越大，桩端阻力所分担地荷载比例越大；但当Ep/Es≥1000后，端阻分担荷载的比例变化不再明显。对于Eb/Es≤10的中长桩(l/d≈25)，其桩端阻力接近于0。这说明对于砂桩、碎石桩、灰土桩等低刚度桩组成的基础，应按复合地基工作原理进行设计。
桩底扩大头与桩身直径之比D/d越大，桩端阻力分担的荷载比例越大。对于均质土层中的中长桩(l/d≈25)，其桩端分担荷载比例仅仅5%，D/d=3.0的扩底桩可增大至约35%。
在所有情况下，桩长对荷载传递都有重要影响。当桩较长(l/d>25)时，上述各种因素的影响均大大减弱；当1/d>100时，则所有影响均失去实际意义，无论桩端土刚度多大，其分担的荷载值小到可以忽略不计。
结论
如何准确合理的确定桩的承载力，充分发挥静压管桩承载力高等诸多优点，是工程技术人员十分关心的问题。本文通过对静压管桩的竖向荷载作用下单桩荷载传递特性、分析方法和影响的传递机理进行分析，可以对静压管桩的承载力的特性有更深刻的理解，有助于实际设计于施工。
参考文献
[1]《桩基工程手册》编写委员会.桩基工程手册.北京：中国建筑工业出版社.
[2]刘杰，张可能.层状地基中单桩荷载传递规律.中南工业大学学报(自然科学版)，2003.10，vol.34.
[3]黄锋，李广信，郑继勤.单桩在压与拔荷载下桩侧摩阻力的有限元计算研究.工程力学，1999.12，vol.16.
[4]张季如，朱乃龙，李孝钰.桩-土体系荷载传递特性和若干问题探讨.武汉工业大学学报，1996.9.
成功提示
错误提示
警告提示
评论 （0）