樁身彈性壓縮量計(jì)算

朱小華 蔡 浩 梁雅琪

（湖北華祥建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，湖北 武漢 430034）

1 原理

根據(jù)材料力學(xué)原理，材料在彈性變形階段，其應(yīng)力（σ）和應(yīng)變（ε） 成正比例關(guān)系（即符合胡克定律），其比例系數(shù)稱為彈性模量（E）：

ΔL-材料彈性壓縮量；F -材料橫截面上的內(nèi)力；L -材料長(zhǎng)度；A -材料橫截面面積。

2 《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》 （JGJ106-2014） 中關(guān)于樁身彈性壓縮量的計(jì)算

2.1 計(jì)算公式

根據(jù)規(guī)范第4.4.2 條條文說(shuō)明：關(guān)于樁身彈性壓縮量，當(dāng)進(jìn)行樁身應(yīng)變或位移測(cè)試時(shí)是已知的；缺乏測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)，可假設(shè)樁身軸力沿樁長(zhǎng)倒梯形分布進(jìn)行估算，或忽略端承力按倒三角形保守估算，計(jì)算公式為

式中：Q -靜載試驗(yàn)時(shí)樁頂所受荷載；L -樁長(zhǎng)；E -樁身混凝土的彈性模量；A -樁身截面面積。

2.2 內(nèi)容分析

仔細(xì)分析《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》 （JGJ106-2014）中關(guān)于樁身彈性壓縮量的計(jì)算公式⑤，此計(jì)算公式成立的前提是假定：

1） 不考慮端承力影響，樁身軸力呈倒三角形分布；2）樁身軸力呈線性分布；3） 不考慮樁身自重影響。

對(duì)于摩擦型樁，樁端有一定的阻力；若是端承型樁，樁端阻力占的比例更大，因此不考慮端承力影響來(lái)計(jì)算樁身的彈性壓縮量，計(jì)算結(jié)果是偏小的，所以規(guī)范中寫明按公式⑤來(lái)計(jì)算樁身彈性壓縮量是保守估算。在實(shí)際工程項(xiàng)目中，若樁身的彈性壓縮量計(jì)算偏小，那么用于確定單樁極限承載力的沉降量偏大，從而得出的單樁豎向承載力偏小，對(duì)于建筑物是偏安全的。

3 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》 （JGJ94-2008） 中關(guān)于樁身壓縮量的計(jì)算

3.1 計(jì)算公式

根據(jù)規(guī)范第5.5.14 條：對(duì)于單樁、單排樁、樁中心距大于6 倍樁徑的疏樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算，采用單向壓縮分層總和法計(jì)算土層的沉降，并計(jì)入樁身壓縮，樁身壓縮量se 按下式計(jì)算：

式中：ξe–樁身壓縮系數(shù)。端承型樁，取ξe=1.0；摩擦型樁，當(dāng)l/d≤30 時(shí)，取ξe=2/3；當(dāng)l/d≥50 時(shí)，取ξe=1/2；介于兩者之間可線性插值。

3.2 內(nèi)容分析

與《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》 （JGJ106-2014） 中關(guān)于樁身彈性壓縮量的計(jì)算公式⑤相比，本規(guī)范中增加了樁身壓縮系數(shù)ξe，對(duì)于端承型樁和摩擦型樁均有相應(yīng)的系數(shù)。

對(duì)于端承型樁，樁側(cè)有一定的摩阻力，因此傳遞到樁底的軸力比樁頂所受荷載Q 要小，因此端承型樁取ξe=1.0，由計(jì)算公式⑥得出的樁身壓縮量要比實(shí)際偏大。從《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》 （JGJ94-2008） 第5.5.14 條內(nèi)容可知，計(jì)算樁身壓縮量的目的是利用單向壓縮分層總和法得出土層的沉降，樁身壓縮量的計(jì)算值越大，計(jì)算土層的沉降就越大，設(shè)計(jì)單位根據(jù)此計(jì)算的土層沉降量來(lái)采取相應(yīng)的處理措施，對(duì)建筑物而言也是偏安全的。

4 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （JTG D63-2007） 中關(guān)于樁身壓縮量的計(jì)算

計(jì)算公式。根據(jù)規(guī)范第5.3.12 條條文說(shuō)明：樁身壓縮量宜按實(shí)際摩阻力分布計(jì)算。當(dāng)缺乏相關(guān)資料時(shí)，可按下式估算：

5 《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 （TBJ2-85） 中關(guān)于樁身壓縮量的計(jì)算

5.1 計(jì)算公式

在《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 （TBJ2-85） 中規(guī)定，在樁頂與地表面平齊的條件下，樁身壓縮量按下式計(jì)算：

式中：ξ–樁身壓縮系數(shù)。對(duì)于打入樁或振動(dòng)下沉樁，取ξ=2/3；對(duì)于鉆（挖） 孔灌注樁，取ξ=1/2；對(duì)于柱樁，取ξ=1。

5.2 內(nèi)容分析

《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 （TBJ2-85） 中規(guī)定的樁身壓縮量計(jì)算方法與《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》 （JGJ94-2008） 中的計(jì)算方法基本相同，兩本規(guī)范中都增加了樁身壓縮系數(shù)。《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 （TBJ2-85） 中柱樁的概念相當(dāng)于端承型樁，樁身壓縮系數(shù)ξ 取1，與《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》 （JGJ94-2008） 中對(duì)于端承型樁，樁身壓縮系數(shù)ξe 取1，兩者具有一致性。

6 結(jié)語(yǔ)

1） 通過(guò)比較不同規(guī)范中樁身壓縮量的計(jì)算方法，了解不同地質(zhì)條件下，不同受力狀態(tài)下怎樣合理使用樁身壓縮量計(jì)算公式，從而得出較符合實(shí)際情況的結(jié)果。2） 規(guī)范中對(duì)樁身壓縮量的計(jì)算公式均進(jìn)行了簡(jiǎn)化，樁身軸力沿樁身向下不是線性變化的，需考慮樁側(cè)阻力的分布函數(shù)。3） 規(guī)范中對(duì)樁身壓縮量的計(jì)算公式均假定了一定的條件，因此得出的是近似結(jié)果；若要得出正確數(shù)據(jù)，需使用應(yīng)力計(jì)進(jìn)行樁身應(yīng)力監(jiān)測(cè)或使用樁身、樁端位移桿進(jìn)行直接測(cè)讀。4） 實(shí)際使用時(shí)，要從建筑物安全角度出發(fā)，使用相應(yīng)的公式，得出樁身壓縮量。