冲刷作用下水平承载单桩计算方法及承载特性

来源：中国血液净化杂志2018年第8期北京时间：

作者：戴国亮, 代浩, 杨炎华, 龚维明, 何泓男

单位：1. 东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室, 江苏 南京 210096;2. 东南大学 土木工程学院, 江苏 南京 210096;3. 中交第二航务工程局有限公司, 湖北 武汉 430000;4. 中设设计集团股份有限公司, 江苏 南京 210000

摘要：考虑冲刷作用对桩基承载力的影响，传统设计常采用忽略最大冲刷深度以上土体效应且认为冲刷线下土体物理力学特性不变的方法，此简化方法忽略了局部冲刷坑的尺寸效应和桩周土体应力历史的变化，设计桩长冗余度较大。为了充分考虑现场实际情况，在Reese的研究基础上，基于修正的<i>p-y</i>曲线进行砂土中单桩水平承载力的理论推导，为了验证结果正确性，随后进行了相应室内模型试验，且同时利用LPILE软件进行了模拟计算。结果表明：基于桩端点极限土抗力不变原则计算的等效冲刷深度公式可靠，相应的<i>p-y</i>曲线导入LPILE中计算值与试验值的误差在13%~17%，能够较好模拟现场冲刷情况；随着冲刷深度增加，单桩基础水平承载能力减弱，自由长度增大，桩身最大弯矩增大而土抗力影响深度减小，最大弯矩位置向桩端移动；修正的<i>p-y</i>曲线考虑冲刷坑底以上土体的有利作用，最大水平承载力计算值与试验值误差为3.6%~6.0%，桩顶最大水平位移误差为13.9%~23.5%，最大弯矩误差为2.9%~4.4%，最大弯矩点位置误差为3.3%~7.7%。最后进行冲刷深度、冲刷坡角和冲刷宽度的参数敏感性分析，结果表明三者的影响程度依次下降，试验条件下，相比无冲刷工况，冲刷深度为15 cm和30 cm时，桩顶位移增幅高达51%和106%。相应试验进一步证实了冲刷作用对桩基承载力的重要影响和理论计算的正确性，可为工程设计提供参考。

关键词：桥梁工程,水平承载力,修正p-y曲线,水流冲刷,LPILE软件

基金资助：国家重点基础研究发展计划（\"九七三\"计划）项目（2013CB036304）；国家自然科学基金项目（51478109，51678145）；国家重点研发计划项目（2017YFC0703408）