第1期
2016年2月
水利水运工程学报 HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING
No.1 Feb.2016
DOI: 10.16198/j.cnki.1009640X.2016.01.016
林骁骋，姚文娟边载和水平荷载作用下超长桩承载性状数值分析[J].水利水运工程学报，2016(1)：107-115.（LINXia0-cheng, YAO Wen-juan. Numerical analysis of bearing capacity of super long pile subjected to side and lateral loads[J], Hydro-Science and Engineering, 2016(1) : 107115.)
边载和水平荷载作用下超长桩承载性状数值分析
林骁骋，姚文婿
（上海大学土木工程系，上海200072）
摘要：采用有限元法，建立超长桩和土体共同作用的三维数值模型，研究受边载和水平荷载共同作用下超长桩的承载特性，分析超长桩侧摩阻力和桩身弯矩的变化规律。结果表明：水平荷载与边载比值&的增大可以有效改善桩侧负摩阻力，并且存在最优比值=4。桩侧负摩阻力和桩身弯矩随着长径比的减小而减小；存在临界边载距离s=8m，当边载距离s<8m时，桩身负摩阻力随着边载距离的增大而减小，当s>8m时，边载对桩身负摩阻力几乎无影响。桩土刚度比的减小可有效提高超长桩承载力。同时应用多元非线性回归分析，得到最小桩侧摩阻力随不同因素变化的函数关系式。根据该式可预测不同因素组合下的最小侧障阻力，有效避免桩侧负摩阻力的产生。
关键词：超长桩；边载：水平荷载；侧摩阻力；桩土刚度比；多元非线性回归分析
中图分类号：TU473
文献标志码：A
文章编号：1009-640X(2016)01-0107-09
国内外不少学者对桩基负摩阻力和承载性能进行了研究，取得了一定进展]。E.L.Matyas等[}论证了桩身中性面的存在，中性面的位置取决于桩周土体的固结程度。YaoWen-juan等[3]对受轴对称堆载作用的超长桩进行研究，得到桩身轴力和负摩阻力的变化规律。H.William等[4]的研究表明桩土刚度比、桩长细比和成层土剪切模量等因素对水平受荷桩基的侧移产生较大影响。R.Shivani等[3]对水平受荷桩在不同土体中的承载机理进行了理论分析，提出了土体等效侧向应变的概念。赵明华等[6采用横向各向同性弹性半空间地基模型，利用有限元-有限层法，提出了横、轴向荷载共同作用下桥梁基桩的受力分析方法。郑刚等[7] 学者利用ABAQUS对超长桩进行了数值模拟分析，指出竖向荷载可减少水平受荷超长桩的侧移，并且存在最优竖向荷载。聂如松等"研究发现，负摩阻力对桩基造成的下拽沉降由桩顶沉降、中性点位置下移及桩身压缩引起。姚文娟等[9-10]对不同工况下桩基进行了数值分析，研究了边载大小，边载距离和桩长等对桩侧负摩阻力的影响。
以上研究多针对普通桩基，且往往单独考虑水平荷载或边载作用。鉴于此，本文综合考虑边载与水平荷载共同作用下，成层土中超长桩的承载性状，尤其是对超长桩桩身侧摩阻力进行了分析，并且分析影响超长桩承载性状的各因素之间的关系。
1有限元模型 1.1模型建立
本文采用有限元软件ABAQUS进行模拟分析。根据上海软土土层特性，将土层简化为5层，采用修正剑桥模型模拟土体的弹塑性性状。模型中超长桩桩径1m，桩长60m，桩头自由与土体表面齐平，置于成层
收稿日期：2015-04-22
作者简介：林晓骋（1990一），男，上海人，硕士，主要从事超长桩承载性状、桩土相互作用等研究。
E-mail：lxe1108lxc@163.com通信作者：姚文娟（E-mail：wenjuan@mail.shu.edu.cn）