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 559

式中：Tv为竖向固结时间因数，Tv=

CvtH2

；Cv为竖向

固结系数；h为压缩层最远排水距离。

由式(13)可得土体在任意t时刻的沉降量与初始时刻t0的沉降量的关系：

sU

t=tUs0。 (15)

t0式中：Utt0为t0时刻的固结度，U=tt0=

4Tv

π

。

若令：

β=

Ut

U 1， (16) t0

则根据前述假定，土体应力与位移ps s呈正比关系，故可得：

ps,t=(1+β)ps,0。 (17)

式中：ps,t为t时刻土体所受应力；ps,0为t0时刻土体所受应力，可由式(4)确定，ps,0=σsp|z=0。

2.4 桩土应力比计算

根据桩土应力比的定义，可得不考虑时间效应时的桩土应力比n：

a. rf＜s/2时，

n=

σzp=

sp

(1 µp 2Kpµp)Ep

。

(1 µp 2µp2

)Es+2µA1rps(Kp µp)

Ap

s(rf+rp)

E(18)

b. rf＞s/2时，

n=

(1 µp 2Kpµp)Ep

2

。

(1 µp 2µp2)Es+2µs(KζA1rp

p µp)

AEp

s(rf+rp)

(19)

当考虑时间效应时，t时刻的桩土应力比nt为：

nσp,tα)σp,0t=

σ=

(1+s,t

(1+β)σ=γ n。 (20)

s,0

其中：γ为考虑时间效应的桩土应力比修正值，

γ=

(1+α)

(1+β)

；n可由式(18)或式(19)确定。

3 计算实例分析

为验证本文方法的可行性，以文献[7]中测点12的试验结果进行理论与实测比较分析。其主要计算参数取值如表1所示。

表1 主要计算参数

Table 1 Main calculation parameter

µsEs /MPa

µpEp/MPaKCv/

p

(m2·d 1)

H/m

a

b0.426.5 0.25

20 0.38 0.036 6 0.3

12

按本文方法，所得不考虑时间效应时的桩土应力比n=2.64。考虑时间效应，按式(20)计算桩土应力比随时间变化情况，最终计算结果及与试验值的比较结果如图7所示。由图7可见，考虑时效后桩土应力比随时间逐步提高，且理论结果与实测结果较吻合。

1—理论计算曲线；2—测点12的试验曲线 图7 测点12的桩土应力比n随时间t的变化曲线

Fig.7 n t curves of 12th test point

4 结 论

a. 在对散体材料桩复合地基承载机理及桩土应力比影响因素等进行探讨的基础上，提出一种新的散体材料桩复合地基桩土应力比计算方法。

b. 该桩土应力比计算公式依据变形连续和位移协调条件，不仅考虑了桩体侧向膨胀时桩土共同工作和不同布桩方式对桩土应力比的影响，而且考虑了散