栗維

摘 要：按單樁受力狀態(tài)的不同對樁基進行了分類，對不同受力狀態(tài)下的單樁進行分析，總結(jié)了單樁在不同受力情況下的極限承載力計算方法，分析了各種計算方法的適用性，并指出了目前計算方法中存在的問題。

關(guān)鍵詞：樁基；荷載；承載力

0 引言

樁是深入土層的柱型構(gòu)件，其作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載通過樁身穿過較弱地層或水傳遞到深部較堅硬的、壓縮性小的土層或巖層中，從而減少上部建筑物的沉降，確保建筑物的長久安全。

1 單樁極限承載力計算方法

單樁極限承載力是指單樁在荷載作用下，地基土和樁本身的強度和穩(wěn)定性均能得到保證，變形也在容許范圍內(nèi)，以保證結(jié)構(gòu)物的正常使用所能承受的最大荷載[1]。一般情況下，樁受到豎向荷載、水平荷載及彎矩的作用，因此需要分別研究和確定單樁的豎向承載力和水平向承載力。

（一）承受豎向荷載的單樁豎向極限承載力的計算方法

單樁豎向極限承載力為樁土體系在豎向荷載作用下所能長期穩(wěn)定承受的最大荷載，即單樁靜載試驗時樁頂能承受的最大試驗荷載。它反映了樁身材料、樁側(cè)土與樁端土性狀、施工方法等綜合指標。目前計算單樁豎向極限承載力的方法主要有以下幾種：

（1）靜載試驗法：靜載試驗是傳統(tǒng)的也是最可靠的確定承載力的方法。它不僅可以確定樁的極限承載力，而且可以通過埋設(shè)各類測試元件獲得荷載傳遞、樁側(cè)阻力、樁端阻力、荷載與沉降關(guān)系等諸多資料。靜載試驗法通過在樁頂逐級施加豎向荷載，直至樁達到破壞狀態(tài)為止，并在試驗過程中測量每級荷載下不同時間的樁頂沉降，根據(jù)沉降與荷載及時間的關(guān)系，分析確定單樁豎向極限承載力。但由于試驗費用、工期、設(shè)備等原因，往往只能對部分工程的少量樁進行試驗。

（2）經(jīng)驗公式法：根據(jù)全國各地大量的靜載試驗資料，經(jīng)過理論分析和統(tǒng)計整理，給出不同類型的樁，按土的類別、密實度、稠度、埋置深度等條件下有關(guān)樁側(cè)摩阻力及樁底阻力的經(jīng)驗系數(shù)、數(shù)據(jù)及相應(yīng)的公式。經(jīng)驗公式法是計算單樁豎向極限承載力的一種簡化計算方法，計算方便，便于使用。

（二）承受水平荷載的主動樁承載力計算方法：

承受水平力的樁稱為水平受荷樁。水平受荷樁在城市的高層建筑、橋梁工程、抗滑樁工程中有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)樁土之間的相互作用特點，水平受荷樁又分主動樁和被動樁。主動樁指樁頂受到橫向荷載的作用，樁身軸線偏離初始位置，樁身所受土壓力因樁主動變位而產(chǎn)生，如港口工程中承受船舶系纜力的樁基就為主動樁。目前承受水平荷載的主動樁承載力計算方法主要有以下三種[2]：

（1）單樁水平靜載試驗法：靜載試驗是直接在現(xiàn)場進行，所確定的單樁水平承載力地基土的水平抗力系數(shù)最符合實際情況。它是確定樁的橫向承載力較可靠的方法，也是常用的研究分析試驗法。

（2）極限地基反力法：它適合研究剛性短樁，假定樁為剛性，不考慮樁身變形，按照土的極限靜力平衡來推求樁的水平承載力。作用于樁的外力同土的極限平衡可以有多種地基反力分布假定，如拋物線形、三角形等。

（3）彈性地基反力法：假定土為彈性體，用梁的彎曲理論來求樁的水平抗力。根據(jù)求解方法的不同，通常有半解析法、有限差分法和有限元解等方法。根據(jù)選定的參數(shù)不同，彈性地基梁法又分為常數(shù)法、m法、c法、k法。

（三）承受土體水平位的被動樁承載力計算方法：

被動樁是指由于樁周土體在自重或外荷載作用下發(fā)生變形或運動而受到影響的樁，如邊坡工程中的抗滑樁。在被動樁中，樁周土體的運動是引起樁身荷載的原因。由于樁周土體的運動形式是多種多樣的，且不便于觀測與計算，這就造成被動樁的承載性狀較復(fù)雜，給定量計算造成很大的困難。因此，在被動樁的分析計算中，往往需要考慮樁土間的相互作用。迄今為止，國內(nèi)外學者做了大量的研究，針對受土體水平位移的被動樁基承載力提出了以下幾種計算方法：

（1）壓力法：它在現(xiàn)場觀測資料的基礎(chǔ)上，對于土體側(cè)向運動下樁基所受擠壓力提出的計算方法。由于這些方法是在現(xiàn)場觀測資料的基礎(chǔ)上提出的經(jīng)驗性方法，有些假設(shè)不太合理，有時會造成計算值與實測值有較大的偏差。根據(jù)假設(shè)的不同，壓力法又分為Begemann和DeLeeuw法，DeBeer和Wallays法，Tschebotarff法，德國建議方法等。

（2）位移法：它是在已知無樁時土體自由側(cè)向位移分布的情況下，把土體位移疊加到樁上。樁土相互作用則用彈性理論或地基反力法計算。位移法能得出樁的彎矩和位移的分布情況，是分析被動樁承載力較為合理的一種方法。位移法計算時需要知道實測的土體位移值，才能得到較為滿意的結(jié)果，不過這往往很難。

（3）有限單元法：隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，用各種有限元軟件對樁基與土體進行數(shù)值模擬分析，計算被動樁承載力變得可行。有限元計算中，需要特別注意對樁身材料、土體參數(shù)的設(shè)定，并選擇一種恰當?shù)臉锻两缑娼佑|方式，才能較為準確地模擬出樁基的承載性狀。

2 結(jié)論

（1）樁基根據(jù)所受荷載的不同可分為不同的類型，不同類型的樁計算理論與計算方法也各不相同。因此樁基計算首先要確定樁基的類型。

（2）被動樁的計算問題比主動樁復(fù)雜，也是目前樁基研究中的熱點與難點。

（3）在樁基承載性狀的分析中，樁與土的相互作用對樁基的承載性狀有著重要的影響，分析時應(yīng)特別注意。

參考文獻：

[1]張忠苗. 樁基工程[M]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]樁基工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.