李微哲，婁平

(1.中南大學 土木工程學院，長沙410012；2.中煤科工集團重慶設計研究院有限公司，重慶400016)

雙層地基中傾斜偏心荷載下基樁非線性模型試驗研究

李微哲1,2，婁平1

(1.中南大學 土木工程學院，長沙410012；2.中煤科工集團重慶設計研究院有限公司，重慶400016)

引入初始地基比例系數(shù)、初始地基系數(shù)、水平位移特征值，導出一種新型雙曲線型p-y曲線，并給出了參數(shù)經(jīng)驗選取參考值范圍。在上層粘土下層砂土地基中進行了2組模型樁試驗，含2根水平加載的鋼樁和6根傾斜偏心荷載下的木樁。試驗表明，水平荷載、豎向荷載和偏心彎矩荷載下柔性木質(zhì)模型樁非線性特征顯著。按雙曲線型p-y曲線計算的模型樁地面處和樁頂水平位移與實測值吻合良好，驗證了雙曲線型p-y曲線。水平位移特征值增大時，樁身位移將減小，樁身最大剪力將增大，樁身最大彎矩將減小，樁側(cè)最大土壓力將增大。雙層地基中，下層砂土位移特征值變化對試樁受力影響極小，從簡化計算參數(shù)和應用角度出發(fā)，實際應用時可將下層砂土水平位移特征取值與上層粘土的相同。

雙層地基；木質(zhì)模型樁；初始地基比例系數(shù)；初始地基系數(shù)；水平位移特征值

模擬樁側(cè)土非線性一般采用p-y曲線法。學者們對此進行了大量研究，并基于單一土層中的模型樁水平承載力試驗提出了很多不同形式的p-y曲線。但基于多層地基中的水平荷載、豎向荷載、偏心彎矩荷載下的基樁非線性室內(nèi)模型試驗研究則較少。工程基樁大多位于成層地基中，不僅承受水平荷載，還有豎向荷載和偏心彎矩荷載，因此,基于多層地基中復雜荷載下的模型試驗研究基樁非線性特性具有實際意義。

Matlock[1]、Reese等[2]、Stevens等[3]提出粘性土p-y曲線，其樁側(cè)土壓力與樁身水平位移成冪函數(shù)關(guān)系；王惠初等[4]、田平等[5]基于鋼管樁模型試驗提出的河海大學新統(tǒng)一法中樁側(cè)粘土壓力與樁身水平位移為雙曲線函數(shù)關(guān)系。王騰等[6]基于鋼管模型樁試驗提出的粉土p-y曲線、戚春香等[7]提出的弱飽和土p-y曲線，其樁側(cè)土壓力與水平位移為雙曲正切函數(shù)關(guān)系。王國粹等[8]認為砂土p-y曲線亦可用雙曲線函數(shù)模擬。李雨潤等[9]提出了液化土中p-y曲線的修正算法，凌賢長等[10]、劉紅軍等[11-12]較為全面地介紹了液化土p-y曲線研究進展。樓曉明等[13]提出了一種根據(jù)p-y曲線計算地基比例系數(shù)的方法，首次將p-y曲線與m法結(jié)合了起來。劉紅軍等根據(jù)玻璃管模型樁試驗提出了黃河水下三角洲快速沉積粉土層的p-y曲線，樁側(cè)土壓力與樁身水平位移為雙曲線函數(shù)關(guān)系。上述模型樁試驗提出p-y曲線側(cè)重單一類型土非線性研究，且模型樁試驗荷載僅限于水平荷載。

用上層粘土、下層砂土模擬成層地基，進行了兩組木質(zhì)模型樁試驗，一組模型樁按水平荷載→豎向荷載→偏心彎矩順序加載，另一組按豎向荷載→水平荷載→偏心彎矩順序加載，以此模擬樁頂復雜荷載工況，進而研究復雜荷載下基樁非線性特性。根據(jù)王惠初等[14]提出的粘土p-y曲線和王國粹等[8]提出的砂土p-y曲線，推導了一種新的雙曲線型p-y曲線，并用于模型樁試驗結(jié)果分析。

1 雙曲線型p-y曲線

1.1 粘土p-y曲線

根據(jù)王惠初等[4]提出的粘土p-y曲線為

(1)

式中:y為水平位移;p為發(fā)生水平位移y時的樁側(cè)土壓力；pu為極限土壓力；D為樁徑(在應用于計算系數(shù)A時，單位為m)；ε50為土三軸試驗中最大主應力達到極限主應力一半時的應變值；β=9～11，軟土取小值，硬土取大值。A為經(jīng)驗系數(shù)，軟土和大變位樁取大值，硬土和小變位樁取小值。Matlock建議取0.5～2.5。

根據(jù)API規(guī)范，粘土極限抗力計算為

(2)

式中：J為與土類別有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)；其余符號意義同式(1)。

整理式(1)和式(2)可得淺層粘土p-y曲線

(3)

式中：yL為粘土水平位移特征值，m0為粘土初始地基比例系數(shù)，C0為初始地基系數(shù)。當經(jīng)驗選定了ε50值后，即可按式(1)和式(3)計算yL、m0、C0。

工程實際土層較多，建議m0、C0值經(jīng)驗選取或根據(jù)水平承載力試驗確定。則式(3)可寫成

(4)

式中：c為粘土粘聚力；φ為內(nèi)摩擦角；J為大于1的系數(shù)，一般可取1.5～2.0(模型試驗中取值為1.8)；初始地基比例系數(shù)m0可按規(guī)范經(jīng)驗取值的2～4倍選取，或根據(jù)基樁水平承載力試驗，取其1～3級水平荷載位移值反算初始地基比例系數(shù)m0值再乘以大于1的經(jīng)驗系數(shù)確定，一般取1.1～2.0，非線性特征小取小值，非線性特征大則取大值；確定了初始地基比例系數(shù)后則可按式(4)計算確定初始地基系數(shù)。

1.2 砂土p-y曲線

王國粹等[8]提出的砂土p-y曲線為

(5)

式中：Ki為計算點初始地基系數(shù)，kN·m-3；pu為計算點樁側(cè)土極限土壓力，kPa；y為計算點基樁水平位移，m。

根據(jù)《海上固定平臺的入級與建造規(guī)范》(1992)，水面以上樁側(cè)砂土極限土壓力(kPa)計算式為

(6)

式中:φ為砂土內(nèi)摩擦角;γ為砂土容重。

砂土內(nèi)摩擦角φ=20～45°時，zr=8.6～29.7D，即使假定深層砂土的極限土壓力隨埋深線性增長，其對水平荷載下基樁受力影響也極其有限。地面處樁側(cè)砂土極限土壓力不為0，與砂土弱粘聚力實際情況吻合。

有學者認為砂土初始地基系數(shù)隨埋深線性增加，也有認為與埋深呈非線性關(guān)系，本文亦認為砂土初始地基系數(shù)與埋深關(guān)系如下呈線性關(guān)系，且與樁側(cè)極限土壓力呈線性關(guān)系。

(7)

式中：m0為砂土初始地基比例系數(shù)，可參照現(xiàn)行樁基設計規(guī)范選?。籆0為初始地基系數(shù)；yL為砂土水平位移特征值。

由式(5)、式(7)和式(8)可得砂土p-y曲線的另一種形式

(8)

當經(jīng)驗選定了初始地基比例系數(shù)，則可按式(8)計算初始地基系數(shù)C0和砂土位移特征值yL。

如忽略砂土弱粘聚力，則式(8)簡化為

(9)

式中初始地基比例系數(shù)、水平位移特征值可經(jīng)驗選取或根據(jù)水平承載力試驗確定。

1.3 水平位移特征值的物理意義

2 模型樁試驗

進行了兩組上層粘土下層砂土中的模型樁試驗(圖1)，每組模型試驗包含2根水平加載的鋼模型樁和3根傾斜荷載下的木制模型樁，模型樁直徑、樁長、彈性模量、抗彎剛度等參數(shù)均由試驗測定，見表1。鋼模型樁主要用于確定初始地基系數(shù)。

表1 模型樁物理力學參數(shù)Table 1 mechanical and physical parameters of model piles

注：d為樁徑;l為樁長;h為埋深;l0為地面以上樁長;I為截面慣性矩;E為彈性模量。木樁荷載加載點高等于地面以上自由樁長，02組鋼樁水平加載點距地面高35.8 cm，03組鋼樁水平加載點距地面高38 cm。

圖1 模型試驗照片F(xiàn)ig.1 scene photos of model tes

試驗土分層壓實。上覆粘土層厚30 cm。02組試驗粘土含水量w=24.18%，容重γ=19.05 kN·m-3，液性指數(shù)IL=0.115，不排水快剪試驗測得c=44.91，φ=9.16°。03組試驗粘土含水量w=23.71%，容重γ=18.81 kN·m-3，IL=0.081，不排水快剪試驗測得c=38.35，φ=10.13°。

下臥中砂層厚70 cm，顆粒容重26.49 kN/m3。02組試驗砂土含水量w=4.34%，γ=14.81 kN·m-3，φ=32.79°。03組試驗砂土含水量w=4.03%，γ=14.43 kN·m-3，φ=33.42°。

加載裝置由自平衡豎向加載系統(tǒng)、重物懸臂式偏心加載系統(tǒng)、重物滑輪式水平加載系統(tǒng)組成。荷載穩(wěn)定標準為0.01 mm/5 min。02組模型樁按水平荷載→豎向荷載→偏心彎矩順序加載，本組03#～05#木質(zhì)模型樁樁頂分級加載，其加載順序和樁頂各級水平荷載、豎向荷載、偏心彎矩數(shù)值見表2。03組則按豎向荷載→水平荷載→偏心彎矩順序加載。本組08#～10#木質(zhì)模型樁樁頂分級加載，其加載順序和樁頂各級水平荷載、豎向荷載、偏心彎矩數(shù)值見表2。采用不同加載順序，可獲得基樁以下多種不同的受力工況：1)水平受荷樁，如03#～05#模型樁在未施加豎向力之前的狀態(tài)；2)考慮施工誤差下的豎向受荷樁，如08#～10#模型樁僅施加了豎向力而未施加水平力的狀態(tài)；3)安裝了固定支座或其他原因無偏心彎矩荷載的傾斜荷載樁，如03#～05#、08#～10#模型樁施加了水平力和豎向力，但尚未施加偏心彎矩荷載時的狀態(tài)；4)安裝了活動支座的傾斜偏心荷載樁，如03#～05#、08#～10#模型樁施加了水平力和豎向力和偏心彎矩荷載時的狀態(tài)。

表2 模型樁頂和地面處位移實測值和計算值Table 2 Calculated and tested lateral displacement of the top of model piles and at the ground

續(xù)表2

續(xù)表2

注:FH為樁頂水平荷載;FV為樁頂豎向荷載；M為樁頂偏心彎矩；v0T、v0C分別為地面處樁身水平位移實測值和計算值，Δv0=v0C-v0T；vPT、vPC分別為樁頂水平位移實測值和計算值；ΔvP=vPC-vPT。

3 試驗結(jié)果分析

對水平荷載、豎向荷載、偏心彎矩荷載下模型樁非線性分析采用文獻[14-15]中的有限桿單元法，并自編了Matlab有限元分析程序。

02組、03組模型試驗的初始地基系數(shù)、初始地基比例系數(shù)如表3所示。模型樁計算分析采用的水平位移特征值yL如表4所示。

水平荷載、豎向荷載、彎矩荷載作用下模型樁地面處水平位移和樁頂水平位移如表2和圖2～圖13所示。

表3 初始地基系數(shù)和初始地基比例系數(shù)Table 3 the initial ratio of elastic foundationcoefficientandthe initial elastic foundation coefficient

注：①土層中任意計算點初始地基系數(shù)等于土層頂面初始地基系數(shù)加上計算點至土層頂面距離與其初始地基比例系數(shù)的乘積;②按現(xiàn)行《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設計規(guī)范》,硬塑粘土與中砂地基比例系數(shù)相當，故按經(jīng)驗選取的粘土和砂土地基比例系數(shù)值相同，約為規(guī)范取值的3.62～3.65倍;③計算砂土地基系數(shù)時，按容重比對上覆土層計算深度予以修正。

表4 水平位移特征值yLTable 4 Characteristic value of lateral displacement of soils

注：下層砂土中樁側(cè)位移極小，遠小于其位移特征值，雙曲線型非線性修正因子yL/(yL+y)接近1，其非線性不顯著，因此，可參考黏土位移特征值取值或忽略其非線性。

圖2 3#木樁地面處水平位移實測值和計算值Fig.2 the tested and calculated lateral displacement of the 3rd model pile at the ground

圖3 3#木樁頂水平位移實測值和計算值Fig.3 the tested and calculated lateral displacement of the 3rd model pile at the top

圖4 4#木樁地面處水平位移實測值和計算值Fig.4 the tested and calculated lateral displacement of the 4th model pile at the ground

圖5 4#木樁頂水平位移實測值和計算值Fig.5 the tested and calculated lateral displacement of the 4th model pile at the top

圖6 5#木樁地面處水平位移實測值和計算值Fig.6 the tested and calculated lateral displacement of the 5thmodel pile at the ground

圖7 5#木樁頂水平位移實測值和計算值Fig.7 the tested and calculated lateral displacement of the 5th model pile at the to

圖8 8#木樁地面處水平位移實測值和計算值Fig.8 the tested and calculated lateral displacement of the 8th model pile at the ground

圖9 8#木樁頂水平位移實測值和計算值Fig.9 the tested and calculated lateral displacement of the 8th model pile at the top

圖10 9#木樁地面處水平位移實測值和計算值Fig.10 the tested and calculated lateral displacement of the 9th model pile at the ground

圖11 9#木樁頂水平位移實測值和計算值Fig.11 the tested and calculated lateral displacement of the 9thmodel pile at the to

圖12 10#木樁地面處水平位移實測值和計算值Fig.12 the tested and calculated lateral displacement of the 10th model pile at the ground

圖13 10#木樁頂水平位移實測值和計算值Fig.13 the tested and calculated lateral displacement of the 10th model pile at the to

由圖2～圖7可知，按水平荷載→豎向荷載→偏心彎矩的順序?qū)δ举|(zhì)模型樁頂加載試驗，模型樁非線性特征顯著。比較圖2、圖4、圖6可知，地基土非線性越顯著，其水平位移特征值越小，反之亦然；比較圖3、圖5、圖7結(jié)論亦同。

由圖8～圖13可知，按豎向荷載→水平荷載→偏心彎矩的順序?qū)δ举|(zhì)模型樁頂加載試驗，模型樁非線性特征顯著。比較圖8、圖10、圖12可知，地基土非線性越顯著，其水平位移特征值越小，反之亦然；比較圖9、圖11、圖13結(jié)論亦同。

6根模型樁共有16個水平荷載下試樁實測位移、17個豎向荷載下計入試樁傾斜實測位移、26個傾斜荷載下試樁實測位移、23個傾斜偏心荷載下試樁實測位移結(jié)果與按本文理論分析結(jié)果基本一致，從多工況不同受力狀態(tài)驗證了本文p-y曲線。

02組6根模型樁對應的粘土水平位移特征值均不同，最大值為0.85 mm，最小值為0.48 mm，平均值0.617 mm，樣本標準差0.13 mm，變異系數(shù)為0.21<0.25，因此，試驗中粘土水平位移特征值取平均值是合理的估計，即為0.617 mm。

5#模型樁計算結(jié)果圖6和圖7所示，計算位移值1為按本文p-y曲線法計算，其計算參數(shù)如表3和表4。計算位移值2為按文獻[17]中宏觀下基于m法下的p-y曲線法計算結(jié)果，其計算關(guān)鍵參數(shù)初始地基比例系數(shù)為27 N·cm-4，水平位移特征值為0.4 mm。其位移計算結(jié)果基本一致，但因宏觀下基于m法的p-y曲線法忽略了粘土地面處初始地基系數(shù)，從而使得初始地基比例系值大大增加，其水平位移特征值則減小。

4 水平位移特征值對基樁受力影響

粘土非線性特征一般比下砂土更為顯著，其下層中砂水平位移特征值yLs比上層粘土的水平位移特征值yLc更大。以5#模型樁為例，僅改變下層砂土位移特征值的情況下，分別假定yLs=yLc和yLs=100yLc的試樁內(nèi)力位移計算結(jié)果如表5?？梢姡聦由巴了轿灰铺卣髦捣糯?00倍后，樁身最大彎矩、剪力以及樁側(cè)最大土壓力變化不超過0.5%，樁頂最大位變化不超過1.67%。可見,下層砂土位移特征值變化對試樁受力影響極小，因此,從簡化計算參和應用角度出發(fā)，假定下層砂土的水平位移特征值與上層粘土的相同是合理可行的。

表5 不同砂土位移特征值的5#模型樁內(nèi)力位移計算結(jié)果Table 5 mechanical analysis of the 5th model pile with diferentcharacteristic value of lateral displacement in sand

續(xù)表5

以5#模型樁為例，保持初始地基系數(shù)、初始地基比例系數(shù)不變，僅改變其雙層土水平位移移特征值時基樁計算結(jié)果如表5和圖14～圖16。可見，水平位移特征值增大后，樁身位移將減小，樁身最大剪力將增大，樁身最大彎矩將減小，樁側(cè)最大土壓力將增大。

圖14 5#木樁內(nèi)力位移計算結(jié)果(yLs=yLc=0.48 mm)Fig.14 mechanical analysis of the 5th model pile (yLs=yLc=0.48 mm)

圖15 5#木樁內(nèi)力位移計算結(jié)果(yLs=yLc=0.58 mm)Fig.15 mechanical analysis of the 5th model pile (yLs=yLc=0.58 mm)

圖16 5#木樁內(nèi)力位移計算結(jié)果(yLs=yLc=0.68 mm)Fig.16 mechanical analysis of the 5th model pile (yLs=yLc=0.68 mm)

5 結(jié)論

1)提出一種新的雙曲線型p-y曲線，即式(4)和式(9)，并給出了其關(guān)鍵參數(shù)初始地基系數(shù)、初始地基比例系數(shù)、水平位移特征值的選取確定方法。

2)水平位移特征值在本次模型試驗中表現(xiàn)出一定的離散型，最大值為0.85 mm，最小值為0.48 mm，平均值0.617 mm，樣本標準差0.13 mm，變異系數(shù)為0.21<0.25，因此,試驗中水平位移特征值取平均值是合理的估計。

3)分別按按水平荷載→豎向荷載→偏心彎矩的順序和按豎向荷載→水平荷載→偏心彎矩的順序?qū)δ举|(zhì)模型樁頂加載試驗， 6根模型樁共有16個水平荷載下試樁實測位移、17個豎向荷載下計入試樁傾斜實測位移、26個傾斜荷載下試樁實測位移、23個傾斜偏心荷載下試樁實測位移結(jié)果與理論分析結(jié)果基本一致，從多工況不同受力狀態(tài)驗證了本文p-y曲線。

4)下層砂土位移特征值變化對試樁受力影響極小，因此,從簡化計算參和應用角度出發(fā)，假定下層砂土的水平位移特征值與上層粘土的相同是合理可行的。從而,為多層地基選取統(tǒng)一的水平位移特征值提供理論支持。

5)水平位移特征值增大后，樁身位移將減小，樁身最大剪力將增大，樁身最大彎矩將減小，樁側(cè)最大土壓力將增大。

6)文獻[16]中宏觀下基于m法的p-y曲線應用在上層粘土的多層地基中基樁非線性分析時存在不足，因其忽略了地面處粘土初始地基系數(shù)，使得初始地基比例系數(shù)大大增加，可以引入初始地基系數(shù)加以修正。

[1] MATLOCK H S. Correlation for design of laterally loaded pile in soft clay [C]//Proceedings of 2nd Offshore Technology Conference, Houston:[s.n.],1970.

[2] REESE L C, COX W R, KOOP F D. Field testing and analysis of laterally loaded piles in stiff clay [C]//Proceedings of 7th Offshore Technology Conference, Houston: [s.n.], 1975.

[3] STEVENS J, AUDIBERT J. Re-examination ofp-ycurve formulations [C]//Proceedings of 11th Offshore Technology Conference, Houston: [s.n.], 1979.

[4] 王惠初,武冬青,田平.黏土中橫向靜載樁p-y曲線的一種新的統(tǒng)一法[J].河海大學學報,1991,19(1):9-17.

WANG H C, WU D Q, TIAN P. A new unified method ofp-ycurve for laterally loaded pile groups in plasticity soil [J]. Journal of Hohai University,1991, 19(1): 9-17.(in Chinese)

[5] 田平,王惠初.黏土中橫向周期性荷載樁的p-y曲線統(tǒng)一法[J].河海大學學報,1993,21(1):9-14.

TIAN P, WANG H C. A unified method ofp-ycurve for laterally and circularly loaded pile in plasticity soil [J]. Journal of Hohai University, 1993, 21(1):9-14. (in Chinese)

[6] 王騰,王天霖.粉土p-y曲線的試驗研究[J].巖土力學,2009,30(5):1343-1346.

WANG T, WANG T L. Experimental research on siltp-ycurves [J]. Rock and Soil Mechanics, 2009,30(5):1343-1346. (in Chinese)

[7] 戚春香,王建華.弱化飽和土層中樁的雙曲型p-y曲線[J]. 天津大學學報, 2010,20(3):215-220.

QI C X, WANG J H.Hyperbolicp-ycurve of pile in saturated degradation strata [J]. Journal of Tianjin University, 2010,20(3):215-220. (in Chinese)

[8] 王國粹,楊敏.砂土中水平受荷樁非線性分析[J].巖土力學,2011,32(2):261-267.

WANG G C, YANG M. Nonlinear analysis of laterally loaded piles in sand [J]. Rock and Soil Mechanics, 2011,32(2):261-267. (in Chinese)

[9] 李雨潤,袁曉銘,梁艷.樁-液化土相互作用p-y曲線修正計算方法研究[J].巖土工程學報,2009,31(4): 595-599.

LI Y R, YUAN X M, LIANG Y. Modified calculation method ofp-ycurves for liquefied soil-pile interaction [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2009,31(4): 595-599. (in Chinese)

[10] 凌賢長,唐亮.液化場地樁基側(cè)向響應分析中p-y曲線模型研究進展[J].力學進展,2010,40(3):250-261.

LING X C, TANG L.Recent advance ofp-ycurve to model lateral response of pile foundation on liquefied ground [J].Advances in Mechanics, 2010, 40(3):250-261. (in Chinese)

[11] 劉紅軍,馬明泊,呂小輝,等.黃河水下三角洲快速沉積粉土層樁基p-y曲線試驗研究[J]. 中國海洋大學學報,2015,45(10):81-87

LIU H J, MA M P, LYU X H, et al.Experimental study onp-ycurve of rapidly deposited silt in the subaqueous Yellow River Delta [J]. Periodical of Ocean University of China,2015,45(10):81-87. (in Chinese)

[12] 劉紅軍,西國庚,馬明泊.可液化土p-y曲線模型折減方法的研究進展[J]. 中國海洋大學學報,2015,45(7):107-112.

LIU H J, XI G G, MA M P.Recent advance of reduction methods onp-ycurves in liquefiable soil [J].Periodical of Ocean University of China, 2015,45(7):107-112. (in Chinese)

[13] 樓曉明,吳昊,黃江楓.基于p-y曲線確定飽和黏性土的地基比例系數(shù)[J].巖土工程學報,2012,34(12): 2206-2212.

LOU X M, WU H, HUANG J F.Determination of slope coefficient of subgrade reaction of saturated clay based onp-ycurve [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2012, 34(12): 2206-2212. (in Chinese)

[14] 趙明華,李微哲,單遠銘,等.成層地基中傾斜荷載樁改進有限桿單元法研究[J].工程力學，2008,25(5):79-85.

ZHAO M H,LI W Z, SHAN Y M, et al. Behavior analysis of piles in layered clays under eccentric and inclined loads by improved finite pole element method [J]. Engineering Mechanics,2008, 28(5): 79-85. (in Chinese)

[15] 趙明華,李微哲,曹文貴.復雜荷載及邊界條件下基樁有限桿單元方法研究[J].巖土工程學報,2006,28(9): 1059-1064.

ZHAO M H,LI W Z, CAO W G.Study on applying finite pole element method to analysis of piles under complex loads with different boundary restraints[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering. 2006, 28(9): 1059-1064. (in Chinese)

[16] 李微哲,婁平.m法下的雙曲線型p-y曲線[J].土木建筑與環(huán)境工程,2017,39(2):115-122.

LI W Z, LOU P. Analysis of pile byp-ycurve method based on m-method [J]. Journal of Civil, Aachitectural & Eneironmental Engineering,2012,39(2):115-122.(in Chinese)

2017-05-16

AuthorbriefLi Weizhe(1981-),PhD candidate,senior engineer,main research interests: pile foundation and subgrade engineering, E-mail:46414461@qq.com.

Nonlinearbehaviorofpilesunderinclinedandeccentricloadsindoublelayeredsoilsbymodeltest

LiWeizhe1,2,LouPing2

(1.School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410000,P.R.China；2. China Coal Technology & Engineering Group, Chongqing Design & Research Institute Co. Ltd.， Chongqing 400016,P.R.China)

A new hyperbolicp-ycurve was derived to generally simulate then onlinearity of piles in layered soils, and the newp-ycurve was presented containing parameters such as the initial ratio of elastic foundation coefficient, the initial elastic foundation coefficient,characteristic value of lateral displacementfor soils, and etc.. Model test of six timber piles and two steel piles in two groups settled in layer soils with upper clay and lower sand were done. The calculated lateral displacements of model piles both at the top and at the ground are consistent with the test values byp-ycurve method, and the new hyperbolicp-ycurve is verified. While the characteristic value of lateral displacement for layered soils increases, the displacement and the maximum bending moment of the pile decrease, the maximum shear and the maximum soil pressure around the pile increase. The variety of characteristic value of lateral displacement for the lower sand has extremely small effect on mechanical property of the pile, then the characteristic value of lateral displacement for lower soils can be defined as the same as that of the top soil during engineering application.

double layered soils; tiber model piles;the initial ratio of elastic foundation coefficient;the initial elastic foundation coefficient;characteristic value of lateral displacement

10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.010

TU470

A

1674-4764(2018)01-0068-10

2017-05-16

李微哲(1981-)，男，博士生，高級工程師，主要從事樁基礎(chǔ)及路基穩(wěn)定性研究,E-mail:46414461@qq.com。

(編輯 王秀玲)