群桩承载力分析
桩基水平承载力分析
桩基水平承载力分析孔繁力场地地勘成果场地地层上部主要由素填土组成，其下为粉质粘土、风化花岗岩。
推荐各层地基土的承载力特征值如下：①压实素填土，中密、密实。
f ak=200kPa；厚度1m①1压实素填土稍密。
f ak=120kPa；厚度0.50m①2压实素填土，松散。
f ak=80kPa；厚度0.50m②粉质粘土，可塑，f ak=160kPa；厚度3m③粉质粘土，硬塑f ak=200kPa；厚度5m④花岗岩，全风化，f ak=300kPa；厚度3m⑤花岗岩，强风化，f ak=500kPa；厚度5m⑥花岗岩，中风化，f ak=1500kPa；一、微型桩桩基水平承载力计算原则上需要进行桩基水平承载力工程桩实验，进行确定桩基水平承载力特征值。
但是，由于本课题需要进行普适性研究，所以采用规范计算法，计算确定单桩水平承载力特征值。
根据《建筑桩基技术规范》JGJ 94－2008第5.7.3条，群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况）的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下列公式确定：R h＝ηh R ha（5.7.3-1）考虑地震作用且 s a/d≤6 时：ηh＝ηiηr＋ηl（5.7.3-2）（5.7.3-3）其中，ηl——承台侧向土抗力效应系数ηr桩顶约束效应系数（桩顶嵌入承台长度 50～100mm 时），按表 5.7.3-1 取2.05表 5.7.3-1 桩顶约束效应系数ηr按9桩承台、桩距1m 考虑，n1=n2=3 沿水平荷载方向的距径比s a /d=3.333 代入后经计算，群桩效应综合系数ηh =2.089（5.7.2-1）α——桩的水平变形系数，按规范第 5.7.5 条确定（5.7.5）式中 m ——桩侧土水平抗力系数的比例系数；按100取值。
b 0——桩身的计算宽度(m)；圆形桩：当边宽 d ≤1m 时，b 0＝0.9*(1.5*d+0.5)=0.855x 0a ——桩顶（承台）的水平位移允许值，当以位移控制时，可取 x 0a ＝10mm （对水平位移敏感的结构物取 x 0a ＝6mm ）这里取10mm表 5.7.5 地基土水平抗力系数的比例系数 m 值注：1当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（≥0.65%）时，m 值应适当降低；当预制桩的水平向位移小于 10mm 时，m 值可适当提高；2当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘以 0.4 降低采用；3当地基为可液化土层时，应将表列数值乘以本规范表 5.3.12 中相应的系数ψl。
群桩基础中的一根基桩单独受荷时的承载力和沉降性状
群桩基础中的⼀根基桩单独受荷时的承载⼒和沉降性状读书报告河海⼤学⽜永前⼀．群桩基础效应的读书报告群桩基础中的⼀根基桩单独受荷时的承载⼒和沉降性状，往往与相同地质条件和设置⽅法的独⽴基础有显著差别，这种现象称为群桩应，因此，群桩的基础承载⼒g Q 常常不等于其中各基础的承载⼒之和i Q ∑。
通常⽤群桩效应系数/g iQ Q η=∑来衡量群桩基础中各个桩基的平均承载⼒⽐独⽴单桩降低或提⾼的幅度。
由摩擦⾏桩组成的低承台群桩基础，当其承受竖向荷载⽽沉降时，承台底必然产⽣⼟体反⼒，从⽽分担了⼀部分荷载，使桩基承载⼒随之提⾼，道路⼯程中的桩基础我⼀般以垫层或⼟⼯格栅类似于建筑⼯程中的低承台，低承台底⾯处的⼟所分担的荷载，可占总承载⼒的20%到35%。
当然，群桩基础建成后，可能出现承台底⾯与⼟基开脱情况，此时不⽤考虑承台底阻⼒对桩基承载⼒的影响。
这种情况⼤体有：1. 沉⼊挤⼟桩的庄周⼟体因孔隙⽔压⼒剧增所引起的隆起，于垫层或格栅修筑后孔压继续消散⽽⽽固结下沉。
2. 车辆频繁⾏驶震动。
3. 桩周产⽣负摩阻⼒的各种情况导致的承台底⾯与⼟基的初始接触随时间渐渐松弛⽽脱离。
4. 黄⼟地基湿陷或砂图地震液化所引起的承台与⼟基突然开裂。
端承型群桩基础端承型基桩的桩底持⼒层刚硬，沉降量较⼩，因此承台底⾯⼟反⼒很⼩，端承型群桩基础中各个基桩的⼯作性状接近于单桩，所以η可认为为1。
摩擦型群桩基础（1）不考虑承台效应的影响（即承台地⾯脱落）如上图所⽰，先假设承台底⾯脱离地⾯的群桩基础中各桩均匀受荷，就如独⽴单桩那样，桩顶荷载Q 主要通过桩侧摩阻⼒引起压⼒扩散⾓α范围内庄周桩⼟中的附加应⼒。
各桩在桩端平⾯上的附加压⼒分布⾯积的直径2tan D d l α=+。
当a S实际的群桩效应其实更为复杂，有以下⼏个⽅⾯：（1）承台刚度的影响: 这主要是针对建筑桩基础的刚性承台⽽⾔的，⼤致意思就是指刚性承台会使桩做同步沉降，同时会使各桩的桩顶荷载发⽣由承台向中部向外围转移，所以刚性承台下的桩顶荷载分配⼀般是⾓⾓桩最⼤，中⼼桩最⼩，边桩居中。
码头工程群桩基础承载力研究
码头工程群桩基础承载力研究◎ 冯琳 招商局蛇口工业区控股股份有限公司摘 要：为研究码头群桩基础的合理设计，本文依托某拟建码头实际工程，运用ABAQUS 有限软件建立群桩基础有限元模型，探究桩长、桩径、桩间距、桩数四个基桩参数对群桩基础承载能力和承载性能的影响，得到如下结论：（1）一般而言，桩长越长，桩数越多，桩径、桩间距越大，承载力越高；不同基桩参数对基础承载能力的影响程度不同，桩数影响最大，桩间距次之，桩长和桩径较小；（2）桩长超过一定值后对承载力的提高有限，存在满足经济和承载要求的最优桩长；（3）桩间距对基础内部受力影响较大，桩间距越大，基桩受力类似单桩，承台中部受力增大，四角受力减小。
（4）群桩效应使得群桩基础的地基承载力大于单桩基础，但各桩平均承载力小于单桩基础承载力。
关键词：群桩基础；基桩参数；承载能力；ABAQUS1.引言我国经济的不断发展，交通建设的不断进步对基础建设提出了更高要求。
（群）桩基础因沉降变形小、承载能力强、抗震性能优越等特点，被广泛应用于工程建设领域，以解决高、重、大型工程建筑地基基础问题，而码头工程正是大型建筑的代表。
码头地基处理不当，则无法承担上部荷载而产生过大沉降变形，将会造成严重的安全事故和重大的经济损失，因此群桩基础设计和地基承载性能研究对于码头工程的安全运营十分重要。
对此，学者展开大量研究。
徐盼龙[1]以江苏某风电场项目为例，通过ABAQUS有限元软件研究低承台群桩基础的承载特性，分析承台和基桩的承载特点及承载机理。
林毅峰[2]等以某风电场实际工程为研究对象，建立高承台群桩基础数值模型，研究基础的承载能力，并结合基桩现场抗拔实验数据验证数值模型的正确性。
王国才[3]等采用ABAQUS软件研究了外荷载作用下螺纹群桩基础的承载机理、荷载传递规律和群桩效应，探究桩间距、桩数、桩长等参数对地基承载能力的影响。
单华峰[4]等基于双曲线模型、荷载传递法等建立群桩基础的控制方程，通过理论计算方法研究承台刚度对群桩基础承载能力的影响，并结合Plaxis 3D有限元软件验证理论计算方法的可行性。
8.7 群桩的承载力
七、群桩的承载力1.群桩的共作原理(1)群桩基础定义:桩数不只一根的桩基称为群桩基础，群桩中的每根桩称为基桩。
(2)对列情况的桩基竖向抗压承载力为各单桩竖向抗压承载力之总和。
端承桩一一持力层坚硬上部荷载通过桩身直接传到桩端处土层上，而桩端处承压面积很小，各桩端的压力彼此互不影响，故群桩中各桩的共作和单桩工作一样；同时，由于桩的变形很小，桩间土基本不承载，单桩竖向承载力为各单桩之和；群桩的降量也与单桩基本相同。
●桩数少于9根(s>6根)的摩擦桩基一桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多，这时群桩中各桩的工作情况仍和单桩土作一样。
●条形基础下桩不超过两排者。
2.桩的平面布置(1)布置的原则宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载的合力作用点相重合，使各桩受力均匀，在纵横交接处宜布桩，避免布置在墙体洞口下。
(2)要求独立桩基的桩：对称布置：如三桩承台、四桩承台、六桩承台等。
柱下条基及墙下条基：桩可采用一排或多排布置。
整片基础下的桩：采用行列式或交叉式布置。
预制桩:s>3d(d为桩径)灌注桩:s>4d扩底灌注桩:s> 1.5d' （d'为扩底直径)。
(3)桩底进入持力层的深度宜为桩身直径的1～3倍。
嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的末风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m(4)混凝土强度等级＞C30(预制桩)；＞C20(灌注桩)；＞C40(预应力桩)。
(5)桩的主筋应经计算确定。
最小配筋率＞0.8%(打入式预制桩)；＞0.6%(静压式预制桩)；＞0.2%～0.65%(灌注桩);(6)配筋长度：①受水平荷载和弯矩较大的桩，计算确定。
②桩径大于600 mm的灌注桩，构造钢筋的长度不小于桩长的2/3 。
(7)桩顶嵌入承台的长度不小于50mm。
主筋伸入承台内的锚固长度不小于钢筋直径的30倍（I级钢)和35倍（II级钢III级钢)。
3.群桩中单桩桩顶坚向力(1)轴心受压n——桩数——桩基承台自重和承台上的土自重标准值(KN)(2)偏心受压单桩承受的外力为:一一单桩坚向承载力特征值。
群桩基础承载力计算
群桩基础承载力计算
首先，计算桩端阻力。
桩端阻力主要包括桩尖端桩基与土层接触所产
生的端阻力和尖端摩阻力。
其中，端阻力是由于桩尖端与土层之间的摩擦
力所产生的，可通过土力学试验测得。
尖端摩阻力可以根据静力实验和岩
土工程经验进行估算。
其次，计算桩侧摩擦力。
桩侧摩擦力是桩身与土层之间的摩擦力所产
生的，与桩的长度和土层的性质有关。
桩侧摩擦力通常采用土力学单桩摩
擦力计算方法估算，再根据群桩排列的间距和数量来计算总的桩侧摩擦力。
最后，计算群桩基础的承载力。
群桩基础的承载力主要由桩端阻力和
桩侧摩擦力共同组成。
根据土力学理论和大量的试验数据，可以使用承载
力公式进行计算。
常用的计算方法有传统的反分析法、数值模拟方法、理
论模型法等。
这些方法均考虑了土体侧封闭效应和变形特征，能够较为准
确地计算群桩基础的承载力。
需要注意的是，在群桩基础承载力计算时还需要考虑到桩与桩之间的
相互作用效应。
桩与桩之间会相互影响，通过桩与土体之间土压力作用、
变形传递等方式进行相互作用。
因此，在计算时需要综合考虑群桩中各个
桩的单桩承载力和桩与桩之间相互作用的影响。
综上所述，群桩基础承载力计算是基于土力学理论和桩与土地相互作
用原理，综合考虑土层对桩基础的桩端阻力和桩侧摩擦力的影响，通过承
载力公式等方法进行计算。
在进行计算时，需要考虑桩与桩之间的相互作
用效应，以获得较为准确的承载力结果。
群桩基础水平承载力影响因素及对策
群桩基础水平承载力影响因素及对策【摘要】：在如今的工业建筑行业中，工程师常常利用群桩结构作为地基机构，因为群桩基础具有很高的刚度以及较强的竖向承载力、水平承载力。
深入分析群桩基础的水平荷载力可知桩基础在横向荷载的作用下，其受力机理和计算模式都有所不同，采用规范法和建模法可对比分析得出群桩基础水平承载力的影响因素，分析了不同的影响因素后，可进一步探讨精确计算水平承载力，研究提升水平承载力的对策。
【关键词】：群桩基础；水平承载力；影响因素1引言随着工业建筑行业的高速发展，涌现出越来越多的工业类大体积建筑，这类建筑对地基的要求很高，一般的浅基础结构难以满足承载力的要求，尤其是在软弱土层区域内建造的工程地基，需要达到更高的承载力标准。
群桩基础具备优异的承载力性能，在实际的工程当中，有很多工程师喜欢利用群桩工艺。
但是群桩工艺会受到诸多因素的影响，因此在一些情况下，群桩基础的水平承载力作为这些因素中的可控部分，起到了重要的作用。
2群桩基础水平承载力影响因素2.1 桩径的变化桩体的直径会直接影响到群桩的基础水平承载力，实验数据表明，采用规范法和建模法对不同的群桩基础进行分析计算，根据所得到的精确计算结果类比分析之后可知，当水平荷载力比较小时，桩径的大小变化对群桩整体水平位移的影响较小，在这种情况下，对水平承载力的影响也比较小，但在群桩所承受的水平荷载力不断增大的情况下，可以发现桩柱的基础水平位移发生了较明显的变化。
当水平荷载力达到特定的荷载力水平时，小幅度减小桩径，会使得水平位移减少。
不管是采用数值分析法还是规范法，在进一步确定水平荷载力的影响力大小时，都能得出相似的结果[1]。
最终结果表明，在实际的工程里，当群桩的线性变化处于承台约束范围之内，桩径越大，桩径水平位移也越小，当群桩的基础承载力超出了承台约束的范围，桩径的大小对水平位移影响不大。
总体呈现出线性分布的规律，随着水平位移的改变，群桩的基础水平承载力也会改变。
竖向荷载下群桩的承载力分析
混 凝 土 ， 重 ２５ ０ｋ ｍ。 泊 松 比 ０ ２ 弹 性 模 量 容 ０ Ｎ／ ， ．， ３ ０ ａ ００ ０ＭＰ 。计 算 的 本 构 模 型 ： 于桩 周 土 首 先 破 由
作者简介 ： 吴春萍（ ９３ ）女 ， １ ６ － ， 安徽合肥人， 合肥工业大学教授级高工 ７８ 《 ９ 工程与建设》 ２ １ 年第 ２ 卷第 ６ ０１ ５ 期
６ ６ ａ ９号桩 的桩 顶荷 载从 １ ５ＭＰ ． ５ＭＰ ， ． ａ开始 加 载 ，
ｍ
如
如
加
以后 逐次 增加 ０ ７ＭＰ ， 载 至 １ ａ然后 绘制 相 ． ａ加 ２ＭＰ ，
应地 Ｑ—ｓ 曲线 。
的沉降量进行监控 ， 根据相应 的荷载及沉降数据绘出
Ｑ～ｓ 曲线 。
２ 由图可 知 ， 同桩 距 时 ， 。 不 群桩 的 Ｑ—ｓ 曲线 都 呈 缓
３ ３ Ｎ ２ｋ 。与斜率倒数法｜ 的计算结果３６０ｋ 仅相 ６ ６ ］ ９ Ｎ
差 ５ Ｎ， 明所 建 模 型 合理 ， 数 选择 正确 ， 够 较 ８ｋ 说 参 能
变 曲线 ， 据规 范确 定取 ｓ ０ｍｍ 时的荷 载作 为 其 根 一４ 极 限承载力 ［ ， ５ 其基 桩 和群桩 效应 系数 承载力 列于 表 ３
竖 向荷 载下 群 桩 的承 载力 分 析
．
吴春 萍 郑 威 ，
安徽 合肥 ２０ ０ ；．合肥工业大学 土木与水利工程学院 ， ３ ０ ９２ ２０ ０ ） ３ ０ ９
（．合肥工业大学 建筑设计研究 院， １ 安徽 合肥
摘
要： 桩基础在工程建设 当中得到广泛地应用 ， 安全性上考虑 ， 从 对群桩承载力 的研究尤为重要 。文章结合一 【程实例 ， 据现 根
桩基水平承载力分析
桩基水平承载力分析孔繁力场地地勘成果场地地层上部主要由素填土组成，其下为粉质粘土、风化花岗岩。
推荐各层地基土的承载力特征值如下：①压实素填土，中密、密实。
f ak=200kPa；厚度1m①1压实素填土稍密。
f ak=120kPa；厚度0.50m①2压实素填土，松散。
f ak=80kPa；厚度0.50m②粉质粘土，可塑，f ak=160kPa；厚度3m③粉质粘土，硬塑f ak=200kPa；厚度5m④花岗岩，全风化，f ak=300kPa；厚度3m⑤花岗岩，强风化，f ak=500kPa；厚度5m⑥花岗岩，中风化，f ak=1500kPa；一、微型桩桩基水平承载力计算原则上需要进行桩基水平承载力工程桩实验，进行确定桩基水平承载力特征值。
但是，由于本课题需要进行普适性研究，所以采用规范计算法，计算确定单桩水平承载力特征值。
根据《建筑桩基技术规范》JGJ 94－2008第5.7.3条，群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况）的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下列公式确定：R h＝ηh R ha（5.7.3-1）考虑地震作用且 s a/d≤6 时：ηh＝ηiηr＋ηl（5.7.3-2）（5.7.3-3）其中，ηl——承台侧向土抗力效应系数ηr桩顶约束效应系数（桩顶嵌入承台长度 50～100mm 时），按表 5.7.3-1 取2.05表 5.7.3-1 桩顶约束效应系数ηr按9桩承台、桩距1m 考虑，n1=n2=3 沿水平荷载方向的距径比s a /d=3.333 代入后经计算，群桩效应综合系数ηh =2.089（5.7.2-1）α——桩的水平变形系数，按规范第 5.7.5 条确定（5.7.5）式中 m ——桩侧土水平抗力系数的比例系数；按100取值。
b 0——桩身的计算宽度(m)；圆形桩：当边宽 d ≤1m 时，b 0＝0.9*(1.5*d+0.5)=0.855x 0a ——桩顶（承台）的水平位移允许值，当以位移控制时，可取 x 0a ＝10mm （对水平位移敏感的结构物取 x 0a ＝6mm ）这里取10mm表 5.7.5 地基土水平抗力系数的比例系数 m 值注：1当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（≥0.65%）时，m 值应适当降低；当预制桩的水平向位移小于 10mm 时，m 值可适当提高；2当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘以 0.4 降低采用；3当地基为可液化土层时，应将表列数值乘以本规范表 5.3.12 中相应的系数ψl。
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群桩承载力分析
摘要：本文主要是根据前人对群桩效应的研究，归纳总结出横竖向作用力下群桩的承载力特性，展示了现有研究方法的优势与不足，并指出群桩研究今后的发展方向和展望。
关键词：群桩横竖向作用力群桩效应系数
桩基础凭借着其承载力高、受力合理、安全可靠的优点，在基础工程中得到了广泛地应用。
鉴于此，对桩基础承载力的研究显得尤为必要。
本文通过总结前人对群桩的破坏机理的试验和理论研究，分析群桩效应的影响因素，指出横竖向作用力下群桩效应系数的计算方法，这样既可以清晰罗列出已有研究成果，也可以分析有横竖向力共同作用的群桩承载力，而不是单一的对只受横向或者竖向力的桩群的研究。
1群桩效应的影响因素
制约群桩效应的主要因素,一是群桩自身的几何特征,包括承台的设置方式、桩距、桩长及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数;二是桩侧与桩端的土性、土层分布和成桩工艺。
具体来说，有以下几点：
土质，一般说来，土的内摩擦角较小时，土中应力扩散角也相应较小。
土中应力在纵向上的影响加剧，而在横向上的影响则减弱。
但试验表明，土的类型和密度与群桩效应系数无明显关系。
桩距、桩数的影响，随着桩距的增加群桩效应的影响在减弱，美国《钻孔桩基础设计与施工规范》以及德国《大口径钻孔灌注桩规范》都规定，当沿荷载方向的桩距大于8D时，不考虑群桩效应。
群桩效应还受到桩数的影响，桩数越多,群桩沉降越大,其沉降增幅也越大;桩数越少,其沉降越小。
桩身位移的影响，以前学者们认为群桩效应受到入土深度的影响，桩间土体松动，产生较大的群桩效应；在地基的深层，虽然荷载较大，但是由外荷载引起的变形较小，产生较小的群桩效应。
尤其埋深在大于10倍的桩径以上，在工程上往往可以忽略。
伴随着桩长的增加，群桩中桩与桩之间的相互影响越来越严重，群桩效应也就得到相应地加强，群桩中基桩的极限承载力下降。
桩顶边界条件的影响，由于试验数据的局限性，还不可能评估桩顶的约束条件的影响，研究得很不够。
2群桩效应系数计算方法
大多数的工程实际中，往往是群桩和承台共同承担水平荷载。
对此，研究群桩问题需首先应回答如下两个问题:(1)确定桩一土相互作用对群桩工作影响的折减系数，(2)上部结构传来的荷载如何在各桩中分配。
过去几十年的发展，群桩的分析方法主要为:
（1）p一y折减系数法：P一y折减系数法这种方法包括p一因子法和群桩效应系数法，通过对单桩p一y曲线法考虑一个经验修正系数得到的。
（2）弹性理论法：类似于单桩的弹性法，但研究群桩时，研究对象为三维、线性弹性连续体，还需将桩一土相互作用的弹性影响系数考虑进去，这些系数反映由于群桩中相邻桩移动导致桩自身水平位移和转角的变化。
（3）混合方法：它是一种非线性p一y曲线法和弹性理论方法相结合的方法，利用p一y曲线法模拟每根桩周围由于“遮蔽效应”引起的土位移变化部分，利用弹性理论法近似桩一土相互作用效应。
（4）有限元法：有限元法的适用范围相当大，对桩、承台、土、甚至上部结构，可分别采用不同的本构模型模拟。
群桩程序中用三维的两节点的梁单元模拟桩，9节点的壳单元模拟承台。
桩一土相互作用面常用界面单元来模拟。
众多有限元分析中，有各种各样土的应力一应变关系模拟方法。
3小结
本文通过对群桩效应承载力的分析总结，可以看出，计算群桩效率的方法越来越精确，但都存在问题，还需进一步研究，特别是水平荷载作用下的承载力分析。
在计算机高速发展的时代，有限元法有绝对的优势，但前面的理论是基础。
刚度相同的单多桩比较，群桩在地震和撞裂破坏后都有应力重分布，较单桩更有优势，故值得进一步研究。
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