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摘要：桩身压缩量对桩顶沉降具有较大影响，对于超长桩来说，这种影响尤为明显。若实际计算中忽略桩身压缩对桩顶沉降的贡献会使得超长桩的桩顶沉降的计算结果偏小。超长单桩桩顶沉降由桩身压缩和桩端沉降组成，本文采用桩身线弹性的假定计算单桩桩身压缩，利用分层总和法计算单桩桩端沉降，提出了一种超长单桩沉降的估算方法。本文超长单桩沉降计算方法参数选取较为容易，且计算较为简单，可方便地应用于工程计算。算例分析本文超长单桩的计算方法是合理的。
关键词：超长单桩；桩身压缩；桩身压缩系数；桩端沉降；桩顶沉降
工程实践中，我们经常需要就工程处理中单桩沉降进行受力烟酸以确定是否符合工程需要。目前单桩沉降的计算方法主要有以下几种：（1）荷载传递法；（2）剪切位移法；（3）弹性理论法；（4）分层总和法（建筑桩基技术规范方法）；（5）简化方法（我国路桥规范简化计算法）；（6）数值计算法。尽管有很多的方法计算单桩沉降，但仍然存在一些问题。建筑桩基规范法采用等效作用法，但存在一些问题值得讨论。第一，该法直接将承台底部的附加应力当作桩端的附加应力，这样将导致压缩层厚度取值变大，使得最终的计算结果可能偏大；第二，规范中没有考虑桩身的压缩，而根据大量单桩静载荷试验的测试结果和研究[1~4]表明，桩身压缩量对桩顶沉降具有较大影响，对于超长桩来说，这种影响尤为明显。若实际计算中忽略桩身压缩对桩顶沉降的贡献会使得超长桩的桩顶沉降的计算结果偏小。根据工程实例，考虑上述计算在实践中的问题，尝试一种新的计算单桩沉降的计算方法，以简单方便的估算超长桩单桩的沉降。
1 单桩桩身压缩量的计算
桩身压缩可以通过实测和理论计算的方法获取。张忠苗[5]提出的关于桩身压缩的实测方法作为试桩的一部分重要的内容在许多重要的工程中得以应用，该方法通过测试出荷载—桩顶沉降曲线以及荷载—桩端沉降曲线，从而得出荷载和桩身压缩的曲线。如果缺乏实测资料，采用理论计算方法可以近似得出桩身压缩量。假设桩身为线弹性的，桩身截面积取为A、弹性模量取为Ep，任一深度z处，桩身截面的荷载为：
式中，n—压缩层计算深度内土层的计算分层数，分层数应结合土层的性质，且分层厚度不应超过计算深度的0.3倍；σzi—计算点影响范围内桩端平面以下第i层土1/2厚度处的附加应力值；ΔZi—第i个计算土层厚度；Esi—第 层土层的压缩模量。
在扩展基础底面以下土中的附加应力σz分布可以根据基础底面附加应力σ0，并用Boussinesq解查规范附加应力系数表确定，也可按Mindlin解确定。压缩层计算深度可按附加应力为20%自重应力确定（对软土可按10%确定）。
单桩沉降计算时，往往侧重于建立合理的模型，但是对计算参数的取值缺乏足够的重视和研究。有时采用何种模型是次要的，压缩模量可靠程度决定了沉降计算结果是否准确。从目前的文献上看出，在涉及到模量的取值时，似乎是一个非常简单的事情，往往以类似的一句话表达：“采用地基土在自重应力至自重应力加附加应力作用时的压缩模量”。按照国家规范的应力分布计算的压缩模量显然偏大。因为此时相同自重应力下，附加应力偏大，导致了压缩模量偏大。从压缩模量角度出发，这样计算的沉降偏小。
图2 单桩沉降的分层总和法简图
采用相应应力水平确定压缩模量的前提是能够获得可靠的压缩曲线。对于超长桩而言，自重应力加附加应力往往超过了常规压缩试验的应力范围，还需要进行高压固结实验。目前大部分地质报告仅仅提供Es1-2，即100～200kPa应力水平下的压缩模量，只能够反映约l0m深度处土的压缩性。当土层深度超过l0m时，Es1-2已经小于实际土层的应力范围，此时实际应力水平下的压缩模量和Es1-2的差距随着深度的增加而增加。对于深厚软弱地基中超长桩，相应的地基自重应力很大，常规的压缩试验已经不能真实反映土层在上部荷载作用下的压缩性，因此需要进行高压固结试验，然后按照实际应力水平确定附加应力作用下的压缩性。
3 单桩桩顶沉降计算
单桩沉降由桩身压缩和桩端沉降组成，故超长桩的单桩沉降为：
由表1可知，试桩S2由于桩端沉渣较厚，使得桩端沉降计算值远小于桩端沉降实测值，试桩S2沉降值也远小于试桩S2实测值。温州世贸中心试桩S1沉降值和实测沉降值较为接近。可以用式（9）近似计算超长桩单桩沉降值。
4 结论
桩身压缩量对桩顶沉降具有较大影响，对于超长桩来说，这种影响尤为明显。若实际计算中忽略桩身压缩对桩顶沉降的贡献会使得超长桩的桩顶沉降的计算结果偏小。超长单桩桩顶沉降由桩身压缩和桩端沉降组成，本方法采用桩身线弹性的假定计算单桩桩身压缩，利用分层总和法计算单桩的桩端沉降，提出了一种超长单桩沉降的估算方法。本文超长单桩沉降计算方法参数选取较为容易，且计算较为简单。算例分析本文超长单桩的计算方法是合理的，在工程实践中有一定的实际应用价值。
参考文献
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论文作者:李淑阔1,赵培贞2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/7
标签：应力论文; 土层论文; 荷载论文; 计算方法论文; 自重论文; 方法论文; 桩基论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;