4.6　本章小结

本章简要介绍了基于统一极限抗力分布模式的理论封闭解和数据表格计算程序GASLFP。通过选定合适的极限抗力分布参数,该理论封闭解不仅能够考虑各种效应,如土体类型和分布、群桩效应、加载类型(如循环荷载)等,对侧向受荷桩性状的影响,而且可大大简化群桩-承台-上部结构的相互作用分析。

然而上述理论解答一般只适用于荷载作用在桩头、桩头自由或桩头完全固定的柔性长桩,目前还不能准确考虑高承台桩、桩身作用有分布荷载和沿桩长方向上抗弯刚度发生变化的情况。为此,本文推导了基于统一极限抗力分布的侧向受荷桩有限差分解,并编制了相应的数据表格程序FDLLP。该数值解不仅适用于柔性长桩,也适用于刚性桩;不仅可以考虑桩头自由和桩头固定的情况,而且可以考虑桩头部分固定条件;不仅可以考虑桩头位于地面条件,而且可以考虑桩头高于或低于地面的情况。另外,该数值解答还可以考虑直接作用在桩上的分布荷载,如地面上水流或波浪作用荷载和土体位移或滑坡引起的土体压力。

通过比较GASLFP,FDLLP和COM624P所采用的分析模型和预测的桩基性状,结果表明,桩基性状主要受LFP控制,而不是弹性地基反力模量和荷载传递模型中的弹塑性过渡区。因此,如果能够准确确定极限抗力分布,就能够准确地预测桩基的性状。

采用GASLFP或FDLLP不仅可以确定土体的LFP,也可反分析土体的弹性变形参数,如k或Gs值。在反分析过程中,根据桩基各性状对LFP和Gs的灵敏度(LFP既影响桩的变形也影响弯矩,而Gs只影响变形不影响弯矩),首先通过调整Ng,α0和n值：①准确拟合计算与实测的荷载Pt-最大弯矩Mmax曲线;②准确拟合计算与实测的弯矩M分布;③准确拟合计算与实测的Pt-最大弯矩发生深度xmax曲线;④初步拟合计算与实测的Pt-桩顶变形yt曲线;⑤初步拟合计算与实测的Pt-地面处桩身转角θ0曲线,从而得到准确的LFP。然后再通过调整k或Gs值准确拟合计算与实测的Pt-yt和Pt-θ0关系,从而得到准确的k或Gs值。

采用程序FDLLP对影响侧向受荷桩性状的参数研究表明,除了土体极限抗力分布外,桩头的约束条件对桩的性状影响也十分明显。随着Mt/θt的增长,桩头约束从自由状态过渡到桩头完全固定的情况。在Mt/θt较小时,桩顶变形急剧降低,然后趋于平缓,最大负弯矩急剧增长而最大正弯矩急剧降低,随后,二者变化逐渐趋缓。因此,如果桩的设计由最大弯矩控制,在设计荷载条件下,最大正弯矩与最大负弯矩相等时对应的Mt/θt值即为最优桩顶约束。