任意角度水平向荷载下现浇X形桩力学特性研究（I）：惯性矩

周 航，孔纲强，刘汉龙，Thach Pham-Ngoc

（1.河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，南京 210098；2.河海大学 土木与交通学院，南京 210098）

1 引 言

异形截面桩，如X形、十字形、T形、Y形、L形、I形和H形等[1]，通过变化横截面形式，在提高特定方面水平承载力、同等混凝土用量情况下可提高桩-土接触面面积（或者说，确保同等桩-土接触面面积的情况下节省混凝土用量），目前在土木工程建设得到越来越多的应用。近年来，李安洪[2]、金宝森等[3]分别针对T形桩和十字形桩的设计和工程应用进行了介绍，分析其异形桩的受力特点。廖丽萍[4]、凌国智[5]、李钟[6]等分别针对矩形桩与圆形桩的变形性质以及矩形桩的设计与施工进行了分析研究，结果表明，圆形桩的最大应变均比矩形截面的最大应变大。

现浇X形桩是刘汉龙教授等开发的具有自主知识产权的新型桩专利技术[7－8]。孔纲强等[9]结合现浇X形桩在某污水处理厂软基处理工程中的应用，介绍了该新型桩的设计与施工，并对其在复合地基中桩-土相互作用特性进行了初步研究。刘汉龙等[9－12]针对X形横截面形式进行了初步讨论，并取得了一定研究成果，但尚未针对其异形截面截面控制参数对惯性矩的影响作出分析。

鉴于桩身刚度 EI（E为桩身弹性模量，I为桩截面惯性矩）对于水平承载特性具有重要影响，本文假设桩身弹性模量保持不变，则桩身刚度的变化取决于惯性矩的变化。利用材料力学知识，基于X形横截面的外包圆直径、开弧间距和开弧弧度等 3个控制参数，建立任意方向轴惯性矩控制方程，续而分析X形横截面3个控制参数对截面轴惯性矩的影响规律，并提出控制截面面积或周长情况下X形截面惯性矩的最优化设计方案。……