散体材料桩复合地基桩土应力比分析

第3期 赵明华，等：散体材料桩复合地基桩土应力比分析 557

化的实测结果。可见，在荷载作用初期，n随荷载的增大而增大；随着荷载的进一步增大，桩体产生塑性变形，桩身应力逐渐向桩间土转移，故n减小，直至桩和桩间土共同进入塑性状态，n趋于某一定值。

图3 桩土应力比n与荷载p的关系

Fig.3 Relationship between the stress concentration

ratio n and load p

e. 桩土面积置换率。图4所示为碎石桩复合地基桩土面积置换率m对桩土应力比n的影响。除Pribe方法外，n随m的减小而增大，但其增长幅度不大。韩杰等[8]通过有限元法也得到类似的结论。

1—Goughnour法, K=1/K0; 2—Goughnour法, K=1; 3—Goughnour法, K=K0; 4—Balaam法; 5—Priebe法

图4 桩土应力比n与置换率m关系曲线

Fig.4 Relationship between the stress concentration radio n

and the replacement ratio m

f. 时间。图5所示为建筑物基础下实测桩土应力比n与时间的关系[9]。可见，n随时间的增加而增大。韩杰等[8]认为其原因是桩间土在荷载作用下产生固结

和蠕变，使得荷载向桩体集中，从而导致n随时间的增加而增大。

1—n t曲线; 2—p t曲线

图5 桩土应力比n随时间变化情况 Fig.5 Relationship between stress concentration

ratio n and time t

2 桩土应力比计算方法

2.1 基本假定

鉴于散体材料桩桩体应力应变关系及复合地基中桩土相互作用的复杂性，为简化计算，进行如下假定：

a. 大面积荷载施加于散体材料桩复合地基，桩与桩周土之间的界面上无剪应力，即垂直应力沿深度方向为一常数；

b. 在刚性基础下，桩体与桩间土体的竖向变形一致；

c. 桩体径向应力沿深度方向均匀分布； d. 桩体径向应变为一常数[10]，同时忽略桩体的刚性位移。

2.2 桩和土的应力分析 2.2.1 桩体竖向应力

由假定d.可得桩体的径向应变εrp等于环向应变εθp，根据弹性力学解析，桩体的应力应变关系为：

σEp

zp=1 µ 2µ(1 µp)

p εrpp 2µp2 K。 (1) p

其中：

Kεrp Vrpp=

=

； (2)

zp

2 Vzp

σzp为桩体竖向应力；Ep和µp分别为桩体的弹性模量和