GEO5中群桩设计模块用于群桩基础的设计。在“分析设置”操作界面,分析类型提供了如图所示两种:弹性法和解析法,供朋友选择。其中解析法可以对群桩基础进行沉降分析和竖向承载力的计算,弹性法可以分析桩身内力和对桩身截面强度验算。
图1 分析类型选择
弹性法即采用有限元方法对群桩进行分析。分析时,假设承台完全刚性,输入的荷载作用于承台中心。弹性法可以分析摩擦桩和端承桩,摩擦桩竖向弹簧可以根据岩土材料参数计算,也可以输入弹簧刚度。
图2 弹性法分析的桩型
竖向弹簧是用于计算桩侧摩阻力的,桩侧摩阻力通过施加在桩每个分段上的弹簧来模拟。弹簧的刚度由Winkler-Pasternak弹性地基梁模型参数C1和C2确定。C1和C2由桩周土的变形模量Edef计算得到,并和变形计算深度有关。变形计算深度对桩底的竖向弹簧刚度影响非常大,也和Winkler-Pasternak弹性地基梁模型参数C1和C2的计算有关。变形计算深度越大,土体的刚度就越小。当变形计算深度为零时,土体的刚度就趋近于无穷大。GEO5中假设桩底以下地应力(附加应力+土体自重应力)等于初始地应力的点即为变形计算深度最低点,如下图所示:
图3 无地下水条件下桩底变形计算深度的确定
图4 有地下水条件下桩底变形计算深度的确定
当我们在分析设置中选择了“解析法”时,在“竖向承载力验算”操作界面,需要朋友输入“群桩效应”系数。所谓群桩效应,是指群桩基础受竖向荷载后,由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同,承载力往往不等于各单桩承载力之和这一现象。而群桩效应系数是指用以度量构成群桩承载力的各个分量因群桩效应而降低或提高的幅度指标,如侧阻、端阻、承台底土阻力的群桩效应系数。
图5 竖向承载力验算
对绝大多数朋友来说,GEO5群桩设计模块操作流程应该是非常容易掌握的,笔者在文中介绍了其中所涉及的一些岩土理论知识,加深朋友的认知,以便更轻松地玩转GEO5群桩设计。
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