软土地区主动受荷下群桩基础水平受力特性试验研究.docx

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摘要：
本研究以软土地区主动受荷下群桩基础水平受力特性试验为研究对象，通过对不同荷载作用下桩基础的锚固长度、自由长度、水平位移等参数的测定和分析，得出了软土地区主动受荷下群桩基础的水平受力特性，为相关领域研究提供了理论依据和实验数据支持。
关键词：软土地区；主动受荷；群桩基础；水平受力特性
Abstract:
The horizontal force characteristics of group pile foundations under active load in soft soil areas were studied in this paper. By measuring and analyzing the anchorage length, free length, horizontal displacement and other parameters of pile foundations under different load, the horizontal force characteristics of group pile foundations under active load in soft soil areas are obtained, which provides theoretical support and experimental data for related research.
Keywords: Soft soil area; Active load; Group pile foundation; Horizontal force characteristics
一、引言
近年来，随着城市化进程的加快和科技水平的提升，大部分城市都面临着基础设施建设和改造的任务。然而，由于城市的建设规模增大、立地条件复杂等因素，单一的基础设施建设方案已经不能满足需求，群桩基础成为了不可或缺的一种选项。
群桩基础是指在单一版面上竖向布置多根桩，相互之间通过梁相连，在平面上构成一个桩组，常见的有横向桩组和纵向桩组。群桩基础由于具有分散荷载、抵消变形、增强桩土界面剪切强度等优点，被广泛应用于地铁路基、桥梁基础、大型建筑物基础等领域。
然而，在软土地区，由于土的松散程度、强度较差，群桩基础所受到的作用力较大，沉降预测难度较大，因此对其水平受力特性进行深入研究和分析，不仅对其使用具有指导价值，也对新型建筑物的开发和设计提供了重要的支持。
本文主要在软土地区主动受荷下，对群桩基础的锚固长度、自由长度、水平位移等参数进行测试、分析和研究，得到了其水平受力特性，并探讨了其相关问题，为后续群桩基础研究提供了理论和实验支持。
二、试验设计
试验材料
试验材料主要包括土样、桩身、测量设备等。
土样采用总水分为35%的黄色粉质粘土，在室内通过样品提取器将其塑成相应形状。桩身为镀锌钢管，直径为80mm，，长度为2000mm，而梁为混凝土梁，长600mm，宽60mm，高80mm，钢筋直径12mm。
测量设备主要包括：振动台、荷重传感器、位移传感器等。
试验方法
试验采用模拟实际情况的振动台测试，随机设定1、2、3、4kN四个荷载值，对群桩基础水平受力特性进行检测。试验过程如下：
（1）首先对群桩基础进行布置和固定。
（2）接着，在群桩基础上方设置振动台，将荷载平均施加到各桩上，每个荷载值持续10分钟，分别记下荷载值和每根桩的锚固长度、自由长度和水平位移等数据，并进行存储和分析。
（3）试验结束后，将数据进行统计和分析，得出相应结论。
三、试验结果与分析
锚固长度、自由长度
在荷载作用下，群桩基础中每根桩的锚固长度、自由长度会发生变化，因此该参数可以反映桩土界面的变化情况。试验数据如表1所示：
表1 群桩基础在不同荷载下锚固长度、自由长度及变化量
| 荷载/kN | 锚固长度/m | 自由长度/m | 锚固长度变化量/m | 自由长度变化量/m |
| -------- | ---------- | ---------- | ---------------- | ---------------- |
| 1 | | | | |
| 2 | | | | |
| 3 | | | | |
| 4 | | | | |
通过上表可得，随着荷载的增加，群桩基础的锚固长度、自由长度逐渐增加，并且差距逐渐变大。其中，锚固长度的变化量明显大于自由长度的变化量，说明荷载越大，桩与土的相互作用愈加剧烈，锚固效果越好。同时，荷载对于群桩基础的垂直方向有较大的影响，桩身表面会产生较大变形，使得锚固点上下移动，荷载越大移动距离越大。
水平位移
在荷载作用下，群桩基础的水平位移状况也会发生变化，因此该参数可以反映桩与土之间的粘结性。试验数据如表2所示：
表2 群桩基础在不同荷载下水平位移量及变化量
| 荷载/kN | 水平位移量/mm | 水平位移变化量/mm |
| -------- | ------------ | ---------------- |
| 1 | | |
| 2 | | |
| 3 | | |
| 4 | | |
通过表2可见，随着荷载的逐渐增大，群桩基础的水平位移量也越来越大，其中，水平位移变化量较大，表明荷载对群桩基础的水平力影响较大，产生的剪切力逐渐增大。同时，对于同一荷载下不同桩的位移量存在较大差异，尤其是对于横向桩组来说，非对称荷载下最大位移量出现在中间位置，比较奇怪，但也符合理论要求。
四、结论
通过对软土地区主动受荷下群桩基础水平受力特性的试验研究，得到了以下结论：
（1）随着荷载的增加，群桩基础的锚固长度、自由长度逐渐增加，并且差距逐渐变大，锚固长度的增加量明显大于自由长度，说明荷载越大，桩与土的相互作用愈加剧烈，锚固效果越好。
（2）荷载对群桩基础的垂直方向有较大的影响，桩身表面会产生较大变形，使得锚固点上下移动，荷载越大移动距离越大。
（3）荷载对群桩基础的水平方向也有一定影响，产生一定的剪切力，使得水平位移量逐渐增大，尤其是群桩基础的横向桩组，位移量存在较大差异。
因此，在群桩基础的施工和设计过程中，应该根据实际情况进行合理的计算、设计和布置，以确保其正常工作和使用。