考虑土拱效应的桩间距

百科 2025-01-18 00:00 福建

一、土拱效应作用区域中的应力状态

太沙基通过活动门试验证明了土拱效应的存在,并得出了其存在的2个条件:

1、土体间产生不均匀位移或相对移动。

2、作为支撑的拱脚存在。

假设图4-56a)中砂层底部水平带条ab向下移动。在带条 ab 开始移动前，砂层底面上单元面积的垂直压力等于其上部砂层自重。然而，带条ab的下降也使带条以上的砂土随着下降，这个运动受到了移动砂体与不移动砂体之间摩擦阻力的阻碍。因此，移动带条上的总压力减少，其减少量为作用在边界面(ca,db)上的摩擦阻力的垂直分量，而相邻的不动土体上的总压力就增加了同一数量。砂层底部上的总垂直压力却保持不变，因为它总是等于砂的重力。因此，移动带条上的垂直压力的减少就必然伴随有相邻砂体垂直压力的增加，同时，还可能使带条边缘上的垂直压力发生骤然增加。这个不连续性必然要引起如图4-56中所示a、b处沿径向剪切区域的存在。在沿径向剪切的同时，移动带条两旁高压力区域内的砂土向着带条以上的低压力区发生侧向膨胀。如果砂层的底部是完全光滑的，那相应的剪切图应当与图 4-56a)与图 4-56b)上所示的所类似。

在滑动面ac和bd之间的底部砂体上的垂直压力，等于上部土体的重力减去作用在邻近滑动面上摩擦阻力的垂直分量，移动带条上面部分砂土重力传给相邻土体的现象，即土拱效应。

二、桩间距与土拱效应的关系

土拱效应是基础工程中的一种普遍现象，它是由介质的不均匀变形所产生的一种应力转移与重分布的现象，特别是在被动群桩中尤为常见。

被动群桩常见于桥梁、码头、高填方路桥过渡段、存在大量堆载的工业厂房、边坡工程及邻近开挖基坑等建筑物和构筑物，用来抵抗土体在自重应力或外荷载作用桩间土拱下引起附加应力而产生的土体侧向变形。

当被动受荷群桩附近的土体发生水平向位移时，桩基础会对其后土体的水平运动有明显约束作用，但桩间土体因缺乏足够约束而产生较大的变形，土体在邻近桩基础附近产生土拱效应。土拱效应使得桩基础附近土体的水平应力转移到桩身处，不至于从桩间滑出，在一定条件下会产生斜向土拱效应，使土体重力重新分布(图4-57)；另一方面，桩身的应力将增大，对桩基产生很大的影响。

桩间距与土拱效应密切相关，在较小的桩间距条件下，土体更易形成土拱效应，使得桩身承受附加应力。因此，确定桩间距时应验算土拱效应引起的身附加应力，免应力过大。

土木风雨

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