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土力学与地基基础
1.11.4.1 8.4.1 水平荷载作用下桩的破坏机理
8.4.1 水平荷载作用下桩的破坏机理

当一根桩受到水平力和力矩作用时,桩身产生横向位移或挠曲,并与桩侧土协调变形。桩身对土产生侧向压应力,同时土抗力反作用于桩。桩土共同作用,协调变形,相互影响。桩在横向荷载作用下的工作性状和破坏机理,通常有下列两种情况。

第一种情况:桩径较大,入土深度小或桩周土较松软,即桩的刚度远大于土层刚度。桩的相对刚度较大时,受水平力作用时挠曲变形不明显,如同刚体一样围绕桩周某一点转动,如图8.15(a)所示。若不断增大横向荷载,则可能由于桩周土强度不够而失稳,使桩丧失承载的能力或破坏。因此,基桩的水平承载力容许值可能由桩周土的强度及稳定性决定。

第二种情况:当桩径较小,入土深度大或桩周土较坚实,即桩的相对刚度较小时,由于桩周土有足够大的抗力,桩身发生挠曲变形,其侧向位移随着深度增大而逐渐减小,以致达到一定深度后,几乎不受荷载影响形成一段嵌固的地基梁,桩的变形如图8.15(b)所示波状曲线。若水平荷载不断增大,可使桩身在较大弯矩处发生断裂或使桩发生过大的侧向位移超过了桩或构筑物的容许变形值。因此基桩的水平承载力容许值将由桩身材料的抗剪强度或侧向变形条件决定。

图8.15 桩在水平荷载作用下变形示意图

以上是桩顶自由的情况,当桩顶受到约束而呈嵌固条件时,桩的内力和位移情况以及桩的水平向承载力仍可由上述两种条件确定。