桩土相互作用研究综述

收 稿 日期 ：０５ ０ —５ ２０ — ４ ２
作者简介 ： 民（９０ ） 男 ， 戴 １８ 一 ， 江苏 常熟人 ， 士研究生 ， 硕 主要从事地基及基础工程研究
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第５ 期
戴
民， 等
桩土相互作用 研究综述
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的性 况 ， 均质 土不 需对 桩身 模 型进 行离 散 ， 分析 群 桩时 不依 赖 于许 多共 同作 用 系数 ， 于计 算 ． 便
Ｍｎｌ 位移解求得桩周土体的位移 ． ｉ ｉ ｄｎ 假定桩土界面不发生滑移 ， 即可求得桩身摩阻力和桩端力 的分布 ， 进而 求 得桩 的位移 分 布 ． 果假 定 Ｍｉ ｌ 移解 在群 桩 的情 况下 仍 旧适 用 ， 弹性 理论 法 可 以被 推 广 至群 桩 的 如 ｎｉ ｄｎ位 则
相 互作 用分 析 中 ．
何快速 、 有效地加固软土地基成为当前岩土工程界研究 的热门课 题 ． 软土地基加 固的主要技术有 ： 排水固结 法、 换土垫层法 、 灌浆法 、 复合地基等【 ． 因复合地基技术对软土加 固直接有效 ， 能快速提高承载力 ， 工后沉降 相对较小， 且具有广泛的适用性 ， 其应用越来越广泛 ． 前 困扰公路建设 的桥头跳车 、 目 工后沉降等问题也主要 采用 Ｃ Ｇ桩＿ Ｐ Ｃ桩ｌ等刚性桩复合地基技术进行处理 ． Ｆ ２、 ２ Ｃ ＿ ３ ｊ 然而， 复合地基的理论研究落后于工程实践 ． 许多学者＿认识到 ， ４ Ｊ 研究复合地基中桩与土的相互作用， 将 有助于了解复合地基的承载机理 ， 以便充分利用桩基承载和抵抗变形的能力， 优化复合地基设计 、 施工方案 ， 取得更好 的软基加固质量 ． 因此本文对桩土相互作用的研究状况作一综述 ， 介绍国内外桩土相互作用两大类 研究方法各 自的特点和适用范围， 分析其各 自 存在的主要 问题 ， 出了桩土相互作用问题研究的发展方 向． 指
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第３ ４卷第 ５ 期
２０ ０６年 ９月
河 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊｕ ］ ｆ ｏａ Ｕ ｉ ｒｔ（ ａ ｒ ｃ ｎｅ） ｏｍａ ｏ Ｈ ｈｉ ｎ ｅｓｙＮ ｔ ａ Ｓｉ ｃｓ ｖ ｉ ｕｌ ｅ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． １３ ５
Ｃ 荷载传递法 ． ． 荷载传递法本质为地基反力法 ． 根据求取传递 函数手段 的不 同 ， 可将传 递函数法分为 Ｓｅ 等＿ ｌ ｅ ｄ ｌ＿ 提出的位移协调法和佐腾悟等＿］ ｌ提出的解析法 ． 荷载传递法可较好地模拟单桩性状 ． 由于没有 考虑土体 的连续性 ， 荷载传递法一般不能直接用于群桩 ， 除非经分层积分位移迭代或与有限元耦合 ．
ｂ 剪切位移法 。 Ｃｏｅ ６］ ． 以 ｏｋ 等［ 为代表． － ８ 根据线性 问题 的叠加 原理 ， 可将剪切位移法推广到群桩 的桩土 相互作用分析中．ｏａ ｉ Ｎ ｇ 等［基于上述思想再把每根桩分成若干段并考虑地基土分层特性 ， ｍ ］ 得到比 Ｍ ｎｌ ｉ ｉ ｄｎ 公式积分大为简化的数值计算方程组 ． 剪切位移法的优点是在竖 向引入一个变化矩 阵， 可方便考虑层状地基
１ 桩土相互作用的研 究现 状
桩土 相互作 用 问题 属于 固体 力 学 中不 同 介 质 的 接 触 问题 ， 现 为材 料 非 线 性 （ 凝 土 、 为 非 线性 材 表 混 土
料）接触非线性（ 、 桩土接触面在复杂受荷条件下有黏结 、 滑移、 张开 、 闭合 ４ 形态） ， 等 是典型的非线性 问题 ． 为了能够全面地评价桩土的相互作用问题 ， 通常需要确定桩 、 土体各 自的应力和应变 以及接触 区域处位 移和应力分布的数据 ， 对影响桩土相互作用的各 因素进行全面研究 ． 研究桩土相互作用问题需要考虑的因素 有 ：ａ土 的变形 特征 ；ｂ 桩 的变 形 特征 ；ｃ桩 的埋 置 深度 ；ｄ 时 间效应 （ 的 固结 和 蠕 变 ） （）ｂ 荷 载 的 （） （） （） （） 土 ；ｅＰ 部 形式（ 静载或动载 ）（ 施工顺序（ ；ｆ ） 即开挖 、 排水以及基础和上部结构施工各个阶段的影响） ．
关 键词 ： 土相 互作 用 ； 触面 ； 值 分析 ； 桩 接 数 模型 试验 ； 复合地 基 中图分类 号 ：Ｕ ４ Ｔ ４７ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ０ １８ （０６ ０ — ５８ ０ １０ —９ ０ ２０ ）５ ０ ６ —４
我 国东部 沿海 地 区因广 泛分 布着 淤泥 质粉质 黏 土地 层 ， 工程 建设 中存 在大 量 的软 土地基 加 固问题 ， 在 如
目前桩 土相 互作 用 的研 究方 法 主要 有理论 分 析法 和试 验方 法 ．
１ １ 理论分 析 方法 ． １ １１ 经典理 论分析 法 ．．
ａ 弹性 理论 法 ． Ｐｕ ｓ］ 法为 代表 ． 定 桩和 土 为弹性 材 料 ， 的杨 氏模 量 Ｅ 或为 常数 或 随深度 按 。 以 ｏｌ 方 ｏＥ ５ 假 土 ｓ 某一 规律 变化 ． 由轴 向 荷 载 下 桩 身 的 压 缩 求 得 桩 的位 移 ， 由荷 载 作 用 于 半 无 限 空 间 内某 一 点 所 产 生 的
状 进行 了总结 ． 绍 国 内外桩 土相 互 作用 两 大类研 究 方法—— 理论 分 析 方法 、 验 方 法各 自的特 点 介 试
和适用范围， 并分析 了其各 自 存在的主要问题 ． 出接 触面本构模型的完善、 指 计算方法的改进 、 数值 分析 与试 验相 结合 是桩 土相 互作 用 问题 研 究 的发 展 方 向 ．
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桩 土 相 互 作 用 研 究 综 述
戴 民， 云东 ， 周 张 霆
（ 大学 岩土工程科 学研究所 ， 河海 江苏 南京 ２０９） １ ８ ０
摘 要 ： 于桩 土相 互作 用研 究在 刚性桩 复合 地基 理论 研 究 中的意 义 ， 国 内外桩 土相 互 作 用研 究现 鉴 对