问题
问答题
试分析打桩时应力波的传播规律。
答案
参考答案:
打桩时,当锤重远小于桩重,锤对桩的作用可假定是半正弦压力脉冲,如下式
F(t)=-F0sin(πt/τ)
式中:τ——脉冲力持续时间;
F0——脉冲力峰值。
桩顶处应力
设下行压力波波速为C0,则下行应力波为
σ(z,t)=f(z-C0t)
桩顶处z=0,则
上式-C0t用z-C0t代换后得
在t=τ时,即锤击过程结束的瞬时
σ(z,τ)的波形如图所示,脉冲力分布长度为C0τ,在应力波前沿未到达桩底之前,式σ(z,τ)是有效的,当t=L/C0(L为桩长)后,应力波将产生反射,后续行为将依赖于桩端土的支承条件,如果桩尖持力层为基岩,可近似视为固定端,此时入射压力波反射仍为压力波,桩端总应力等于入射波和反射波相加,压力波如图a)阴影部分所示。
如果桩端持力层为很软的软土,不能限制桩端位移,可近似视为自由端,反射的应力波为拉力波,桩端总应力为入射波和反射波的代数和,其拉力波如图b)阴影部分所示。
实际大部分工程桩桩端持力层介于以上两种情况之间,反射的上行波是压力波还是拉力波视桩端土层情况,如果桩较长,桩端土为黏性土,往往反射的上行波为拉力波,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,会在距桩尖一定位置把桩拉裂。
工程中打桩,一般锤重为桩重的一半左右,而不是远小于桩重,又加有锤垫和桩垫,实际脉冲力不是简单的半正弦脉冲,比半正弦要复杂得多。