8.3.2 Kingfish B砂——离心机试验(实例3)
Wesselink等(1988)报道了一系列Kingfish B砂中侧向受荷桩的离心机试验结果。这里只对其中的一个大直径原型桩(实例3)进行分析。原型桩的直径为2.137 m,长34.5 m(包括2.4 m的荷载偏心高度),截面抗弯刚度EI=79 506.0 MN·m2,计算得等效杨氏模量Ep为7.77×104MPa。由于钢管桩的抗拉强度很大,可不考虑桩截面抗弯刚度的结构非线性。
由于采用的砂土与陆上小尺寸试验(Williams等,1988)相近,取浮容重为8.04 kN/m3。根据室内固结排水三轴试验结果(Hudson等,1988),50%极限偏应力割线模量E50为8.0(σ3=25 kPa),5.6(σ3=50 kPa),12.3(σ3=100 kPa)和10.0 MPa(σ3=200 kPa),相应的Gs值为3.1,2.2,4.7,3.8 MPa。将上述剪切模量的平均值Gs=3.45 MPa和Ep值代入式(2-19),计算得桩的有效长度Lcr为16.5d(=35.34 m)。在Lcr深度内,土体上覆压力可以达到200 kPa。因此,采用平均值Gs=3.45 MPa是适合的。
与实例1和实例2的分析方法相似,采用Kingfish B松砂峰后摩擦角31°,α0=0和n=1.7。当Ng=1.2
,由GASLFP分析得到的桩顶位移和弯矩与实测结果相当一致(图8-6)。在最大荷载Pt=16 030 kN时,塑性滑移深度xp为6.59 m(=3.08d),桩在该深度处的变形为323.78 mm,即yu/d=15.15%。在xp处有效上覆压力为53.0 kPa(=6.59×8.04)。当围压为53.0 kPa时,从图8-2可以看出,达到极限偏应力时的轴向应变约为6%,约为yu/d值的40%,所以,在xp深度内的土体应该发生了屈服。因此,尽管Wesselink等(1988)提出的p-y模型能够给出准确的桩顶变形和弯矩预测(图8-6),但并不符合土体的实际应力应变特性。
图8-6 Kingfish B砂中桩的离心机试验实测与计算性状比较
另外,需要指出的是,与实例1相比：①大直径桩的xp/d值比小直径桩大;②大直径桩的Ng增长了30%,这与第3章的分析结论以及其他试验报道结果(如Stevens&Audibert,1979)是一致的;③选用平均的Gs值可能引起桩端附近计算弯矩比实测值大,但并不影响桩头变形和最大弯矩。
综合实例1和实例3,对于Kingfish B砂土,采用n=1.7,α0=0和Ng=(0.9～1.2)
可以准确地预测侧向受荷桩的静载特性。