单桩侧摩阻力曲线的推求及相关问题探讨

２００６年（第３５卷）第１期　遣靛程计　王心顺　（兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州　７３００７０）　摘要：通过桩基静载试验的实测数据。运用约束样条法拟合　应变曲线，根据理论公式计算桩侧摩阻力。并绘出桩侧摩阻力沿　桩深分布曲线，最后针对一些相关问题进行探讨。　关键词：约束样条法摩阻力　本文选定三次样条函数作为曲线的拟合类。然后对拟合曲线进行校　正。由校正后的曲线推求摩阻力。经过校正后的拟合应变曲线见图２。　２３桩身轴向力计算　根据前面的分析，桩身轴向力可按（３）式计算：　Ｐ（ｚ）＝丌（　—　）Ｅｅ（ｚ）　０引言　桩侧摩阻力的发挥过程就是桩土体系荷载传递的过程。当竖　向荷载逐步施加于单桩桩顶时，桩身压缩而产生向下的位移，与　此同时桩侧表面受到土的向上摩阻力作用，桩身荷载通过所发挥　出来的桩侧摩阻力传到桩周土层中去，致使桩身荷载和桩身压缩　变形随深度递减。　本文以室内桩基静载试验为例，根据实测数据利用约束样条　法拟合应变曲线，然后通过处理后的应变曲线推求单桩侧摩阻　力。最后对若干相关问题进行探讨。　经过计算，最后绘出的轴力沿桩身分布曲线见图３。　２．４桩侧单位摩阻力计算　根据前面推导的公式，桩侧单位摩阻力可按（４）式计算：　（ｚ）　－ｒ（：）：一　（Ｄ　ｄ２）Ｅｄｅ．Ｌ，　ａｚ　根据计算结果。绘出单位摩阻力沿桩深分布曲线见图４。由图４可　知，单位摩阻力沿桩深呈抛物线形分布，土的最大单位摩阻力为　４８ｋＰａ，大致分布在－３１Ｘ￣２ＯＯｍｍ深度范围内。　桩身轴向　／ｋＮ　单恤幸　，　１理论公式的推导　在竖向荷载作用下，桩土体系荷载传递的过程可简单描述　为：桩身位移和桩身荷载随深度递减，桩侧摩阻力自上而下逐步　发挥。如图１所示，取深度ｚ处的微小桩段ｄｚ，由力的平衡条件可　得：　，（ｚ）・Ｕ，ｄｚ＋ＪＤ（ｚ）＋ｄｅ（ｚ）＝ＪＤ０）　。　则　）；百１　ｄＰ（ｚ）　（１）　式中：ｆ（ｚ）一桩侧单位摩阻力；　Ｕ一桩身周长；　Ｐ（ｚ）一桩身轴向力。　由材料力学的知识可知．Ｐ（ｚ）＝Ａａ　钢管桩面积Ａ＝丌（阱—（】３）　（２）　哪　咱∞　图３桩身轴向力沿桩长分布曲线　图４单位摩阻力沿桩深分布曲线　Ｉｂ虎克定律（　巳￡（ｚ）　则Ｐ（ｚ）＝￣ｒ（Ｄ２－ｄ２）Ｅｅ（ｚ）　（３）　Ⅱｚ　３相关问题的探讨　３．１桩侧摩阻力分布规律　于是，（ｚ）＝一　（Ｄ　一ｄ　２）Ｅ坐　Ｕ　（４）　式中：Ｅ＿钢管桩弹性模量；　Ａ—桩身截面面积；　０－＿桩身截面正应力。　２室内单桩静载试验夏结果分析　２．１试验简介　黄土中的桩侧摩阻力分布比较复杂，大部分沿深度成抛物线　形分布，随着荷载的增加，桩侧摩阻力的合力作用点逐渐下降。桩　侧摩阻力在桩端附近降低的原因，主要是由于桩侧土的拱效应以　及桩端产生的径向力减小了桩侧法向应力。在桩顶表面处，土体　发生松动现象，导致摩阻力有所下降。　３．２摩阻力分布的影响因素　钢管桩桩侧摩阻力的分布规律受许多因素影响，主要表现在　如下几个方面：　３．２．１土的性质和应力历史　模型桩为钢管桩，外径为５０ｒａｍ，内径为４０ｒａｍ，桩长４５０ｍｍ。设计　加载１Ｏ级，从３００Ｎ开始，每级３００Ｎ，最后加到３０００Ｎ。地基土由第四　纪全新黄土组成。　。　桩侧摩阻力与土的抗剪强度有关，黄土巾桩的平均靡阻力大　致等于沿桩深范围内土的平均不排水抗剪强度；另外，土的固结　硬化对摩阻力的分布也有很大的影响。　３－２．２时间　ｌ。。　∞　土中桩侧摩阻力的分布随时问发生变化。在加载初期，外荷　载由桩身上部的侧摩阻力分担，随后随着摩阻力的自上而下逐步　发挥，其作用点随时问逐渐下降，桩端承载力也逐渐增大。　３．２．３土的应力状态　嚣　。　４００　桩侧摩阻力属于土的摩擦力性质，其大小与桩侧的有效法向　应力有关。　一　。　５００　３－３桩侧土的深度效应　图１荷载传递的分析　２．２应变曲线拟台　为了消除误差或其他因素影响而产生的应变值异常现象，必须对　当桩入土深度超过一定深度后，桩侧摩阻力不再随着深度增　加而增大，该深度即为临界深度。砂土中的临界深度可按下式计算：　ｆ＝ＫｏＲｏｔｇＤ　试验中采集的数据做适当处理，考虑到样条函数的灵活性和稳定性，　式中ｌｃ０为土侧压力系数，与土质、土状态等有（下转２１２页）　１２５　维普资讯 http://www.cqvip.com

匡曷　哇　２００６年（第３５卷）第１期　度　国中　生生　离　螭　７４４６００）　张建华，谢智君，王东责，朱永顺　（庄浪县疾病预防控制中心，甘肃庄浪摘要：为了掌握庄浪县中学生生长发育动态，我们在全县用　随机抽样的方法抽取部分中学生进行健康检查，结果发现，中学　女生的充实发胖速度相对快于男生。　生身高及体重均较上世纪８０年代有较大增加，但视力却大幅度　下降。　关丝词：学生健康调查　与１９８０年庄浪县相同年龄阶段的学生相比，学生身高、体重　及体　身高都呈增长态势。２０年间，女生身高增加了２．５３ｅｒａ，增　长率１．７０％体重增加了３．３６ｋｇ。增长率７．１％男生身高增加了　６．８８ｃｕｇ增长率４．３１％体重增加了６．３４ｋｇ，增长率１４．８％男生　的身高体重增长速度都快于女生；男女生的体重增长速度快于身　为了准确掌握庄浪县中学生生长发育情况，了解其变化动　态．为本县学校卫生工作提供科学依据，为制定有关政策指导方　向，我们于２００３年对全县中学生的生长发育及视力情况进行了　调查和初步分析．现报告如下。　１对象及方法　１．１调查对象　我们对县所有２４所中学的３．５万名中学生进行了牟面体　检，年龄集巾在１２—１８周岁．因１２岁与１８岁样本量较　小．故只统计１３—１７周岁学生的指标进行分析。　１．２调查方法　高增长速度。但与同时期城市学生（兰州）身高体重相比还低于城　市学生。身高平均低１．３ｃｍ，体重低１．８ｋｇ。　庄浪县中学生的视力，一方面随着年龄增加视力迅速下降　（视力低于４．９、１．４则为近视），女生１３岁时近视率为４０．４６％　ｌ７岁时为５５．５５％增长３７，３％男生ｌ３岁近视率为３９．１％１７岁　时为４５．８３％增长率１７．１％另一方面与２０年前相比．近视牢也　大幅度上升．１９８０女生近视率为１９．９２％２０００年为４６．５３％增长　１３４％；１９８０年男生近视率为８．６１％，２０００年为３６．６６％，增长　３２６％大大高于女生。　３讨论　本县学生生长发育情况与２０年前相比有了较明显的变化，　无论身高还是体　身高都有提高，这说明庄浪县学生的营养条　件确实比２０年前有了改善，学生体质方面有所提高，作为全国特　困县，取得这样进步确实不易。　学生视力出现大幅度下降，１７岁学生的视力近视率达到５０％　以上。比２０年前相比增长率接近２００％成为学校卫生工作中～　项非常重要且急需解决的问题。其原因比较复杂，估计与作业任　务太重、体育锻炼少、看电视过多及教室采光照明等因素有关，有　待进一步探讨，但加强对学生的卫生教育，培养良好作息习惯，确　实提高学生身体素质，已是刻不容缓的任务。　虽然目前庄浪县中学生平均体重身高之比并不高，但与　１９８０年相比还足有不少增长，尤其是城区和川区学生有发胖的　趋势出现，因此，合理搭配饮食，及早预防肥胖体质，提高学生体　质质量也是一项主要工作内容。　按照卫生部统一规定的检查标准，对所有检查人员进行统一　培训后再进行体检。　１．３调查内窖　以卫生部统一下发的学生预防性健康检查表列内容为基础　进行检查。这里重点对身高、体重、视力及体　身高进行统计。并　与１９８０年全县学生生长发育普查资料以及其它城市有关资料进　行对比分析，旨在找出我县特有发育规律。　２结果　从总的趋势看，庄浪县中学生的生长发育趋势符合正常生长　发育规律．随着年龄的增长。身高体重与身高体重之比都在增加。　同时，男女生增长速度有差异。尤其是身高方面．男生显著快于女　生。从１３岁到１７岁男生平均身高增加１７．７１ｃｍ，女生平均身高　增加８．８ｅｎｈ但体　身高却出现及差异，即在１３岁与１７岁之间　・＋”—ｔ＋ｒ・・＋・・＋”—－　”十－－－Ｉ－．．－Ｉ－・・＋“＋“＋　－．＋・・　。　”—　－－＋－・－Ｉ－“＋“＋“＋・－　－－　Ｉ（上接１２５页）关；Ｒｏ　为上覆有效土压力；Ｄ为桩与土的外摩擦　角。而关于粘性土的深度效应，山于试验研究较少，其机理和变化　然后山公式（４）计算出桩侧单位摩阻力，最后得到的单位摩阻力　沿桩长分布曲线是可靠的。　参考文献：　规律还待进一步探讨。本文中，桩侧摩阻力的临界深度乙约为５　倍桩径。　【１】朱国甫．确定桩侧摩阻力曲线的约束样条拟合方法．岩土工程学报，　１９９４（３）：９—１１．　４结论　本文以室内模型试验为例，推求单桩侧摩阻力曲线。为了消　除原始试验数据由于人为或其它因索带来的误差，采用了约束样　【２ｌ吏如平，土力学和基础工程【ＭＩ．上海：上海变通大学出版社，１９９０．３５５—　３５９．　【３】陈希哲．土力学地基基础．清华大学出版社，１９９７．１．　条法拟合应变曲线，再根据拟合的应变曲线来计算桩身轴向力，　・—　卜“—　－－＋“＋”十“－＃－”－－４－・－十”＋一十一・－４－　＋”十－ｔ—十一＋，，－４－－，－４－・，－４－－－４－－－－４－　・＋＋・・十“十“＋・・—－卜・・－４－－ｔ十・，－４－－－４－”＂－４－・　（上接６２页）出的制度，不仅有利于激活学生学习的积极性、主动　性和创造性，最大限度地发挥每个学生的潜在能力，而且能够保　证我国高等教育人才培养的质量。　形势下，只有同步提高办学水平和教育质量，才能避免质量失控，　从根本卜保证我国高等教育的可持续发展规律。　参考文献：　通过对扩招与质罱失衡现象的分析，笔者认为要保持教育发　展规模与质量的统一，必须总结近六年的扩招工作，对高校的办　学条件、教育资源、实际状况等做出事实求是的评价，制定出一个　在超常规发展规律条件下高校办学的最低标准。存持续扩招的新　２１２　【１】朱振国．高等教育呼唤质量意识【Ｎ】．光明日报，２００１．１２．２７．　【２】徐桂兰，突破与超越一高枝扩招与教学质量的思考【Ｎ】．广西民族学院　学报（哲学社会科学版），２００３，１．　【３】李守信．中国高等教育扩招启示录【Ｊ】．中国高等教育，２００１．（１８）．