群桩是多根桩柱共同工作的一种桩基结构。多用于桥梁和码头结构中。群桩在地基土中和在波浪场中,由于桩距、桩数、桩径等因素影响,其承载力、沉降和所承受的水平波浪力都与单桩有所不同。群桩减效因数,也称群桩效率,是指群桩的极限荷载与单桩的极限荷载和群桩的桩数之比。

简介群桩效应是桩基础由于承台、桩、土的相互作用而产生的明显不同于单桩工作性状的变化及其效果。群桩基础的承载力往往不等于各单桩承载力之和。群桩减效因数是群桩基础承载力与单桩承载力之和的比值,一般群桩减效因数≤1。群桩减效因数与群桩沉降、桩型、桩之间的距离、桩数和桩的长径比等因素有关。群桩减效因数也可以是指用以度量构成群桩承载力的各个分量因群桩效应而降低或提高的幅度指标。

有关术语群桩效率系数的定义为群桩总刚度与单桩刚度1或群桩沉降与单桩沉降之比。一般的做法是基于两根桩竖向位移的相互影响(如用Mindlin 解来分析),采用叠加原理推广至群桩的沉降计算, 由于其解复杂,结果均以图解形式出现, 无显式解, 因而对分析带来困难,而且与试验结果相比,计算结果偏差较大,从另外的途径来推导群桩沉降的效率系数。

群桩深度效应是群桩承载力随桩入土的深度而呈一定规律变化所产生的影响及其效果。试验表明,均匀砂土中的群桩,其侧阻和端阻大体上随桩入土深度增加而增大,无明显的“临界深度”和“稳值”显示;均匀粉土中的群桩,端阻显示与单桩相近的临界深度(约为8倍桩径),侧阻深度效应不明显。软下卧层对群桩承载力的削弱影响比单桩明显,即“临界深度”比单桩小。

桩基础,又称桩基。由单桩或群桩及其上端的承台或仅 由桩构成的传递上部荷载于地基的基础型式。属于 深基础。通常在下列情况采用:①承载力满足要求的 土层埋藏较深;②土层受水流冲刷的深度较大;③上 部结构要求严格限制基础沉降或对不均匀沉降很敏 感。同一基础中,桩的数目一般不少于2根,桩与桩 之间相隔适当距离,布置成一排或数排;有时也采用 大直径单桩基础。桩材有木、钢筋混凝土、钢管、钢 轨、H型钢等。除对建筑物起竖向支承作用外,抗拔、 抗倾覆及抗震性能也比较好。已有两千多年历史,至 今仍广泛用于桥梁、港口、码头、工业与民用建筑及 近海结构物等许多工程。

群桩竖向极限承载力极限承载力是指结构完全崩溃前所能承受外荷载的最大能力。其大小与以下因素有关:材料特性:极限强度、应力应变关系等;结构和构件的刚度及几何尺寸:面积、惯矩等;结构所处的状态:施工阶段、运营阶段等;结构承受的荷载形式:恒载、组合荷载等;荷载的加载路径。也就是说,不同施工方法、不同荷载形式和加载路径,结构结构极限承载力不同,即极限承载力不是一个定值。极限承载力状态是指对应于结构或结构构件达到最大承载力,出现疲劳破坏或不适应于继续承载的变形。群桩竖向极限承载力是指各单桩竖向抗压承载力的总和,在不考虑群桩效应的情况下,群桩竖向极限承载力等于各单桩竖向抗压承载力之和;考虑群桩效应,则小于承载力之和。

桩型按外形桩可分成方桩(实心的、空心的)、管桩和多边形桩;按材质可分为木桩、钢桩、钢筋 混凝土桩。按对钢筋混凝土中的钢筋施加预应力工艺,又可分为先张预应力桩和后张预应力 桩;按施工方法可分为钻孔灌注桩和打入桩。桩的选型是桩基码头设计的主要内容之一,一般应根据码头的规模、地质情况、施工条件、桩台上部结构所需要的桩力等因素综合比较而定。木桩因木材缺乏承载能力低,现已基本不用;非预应力钢筋混凝土桩因桩身抗拉强度低,只在小型工程中使用;多边形桩因施工复杂也极少采用。按承载性状分类:

摩擦型桩:

摩擦桩:在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受,桩端阻力小到可忽略不计;

端承摩擦桩:在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。

端承型桩:

端承桩:在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载由桩端阻力承受,桩侧阻力小到可忽略不计;

摩擦端承桩:在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。

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胡建平 - 副教授 - 西北工业大学