考虑桩土相对位移的超长单桩沉降计算研究

蒋蓓，陶海冰

（1.浙江建设职业技术学院，杭州311231；2.方远建设集团股份有限公司，浙江 台州318000）

1 引言

滨海软土地区经济发达，高层、超高层建筑工程与大型基础设施工程发展迅速。因超长桩基础具有承载力高，沉降量小等优点，故在滨海软土地区得到了广泛应用。在桩基设计过程中，优化超长桩的桩长，避免因桩长过长造成浪费，是节约经济成本与保护环境的内在要求。因此，对于超长桩的有效桩长研究一直是桩基研究的热点问题。

超长桩的有效桩长计算理论主要基于荷载传递函数法[1-5]。荷载传递函数法可以基于线性或者非线性的桩侧摩阻力与位移关系来进行推导。但传统荷载传递函数法使用都是建立在桩周土体与桩身变形协调这一假设基础上的，而实际情况是桩周土体与桩身存在相对位移，变形并不协调。因此，在考虑桩周土体与桩身变形不协调时，即存在桩土相对位移的情况下，对超长桩的有效桩长计算进行探讨，是一种有意义的尝试。

2 基于传递函数法的控制方程

以单桩为研究对象，依据弹性理论，可得到单桩受竖向荷载下的基本微分方程：

式中，Ep为桩身弹性模量；Ap为桩身截面面积，Ap=πr02，r0为桩半径；U 为桩身横截面周长，U=2πr0；z 为基础埋深；wp(z)为桩身位移函数；τ(z)为桩土界面的剪应力函数。

假设桩身任意一处位移由桩土相对位移与桩周土体位移部分相加组成[6]，引起桩周土体的位移与桩土间的剪应力有关，桩土相对位移也与桩土间的剪应力有关。……