第十七章：基于静力触探试验（CPT）的桩基竖向承载力和沉降分析
本章主要介绍了如何使用GEO5“桩基静力触探分析模块”对桩的竖向承载力和沉降进行计算和分析。
例题源文件： http://pan.baidu.com/s/1bo3MJr5
17.1 案例说明
本案例的基本说明已在第14章“桩基础介绍”中详细介绍，本章将采用安全系数法（ASD）对单桩或群桩的承载力和沉降进行计算和分析。
图17.1 单桩示意图
17.2 分析方法
采用GEO5“桩基静力触探分析模块”对上述问题进行计算分析，下面将逐步介绍本案例的分析过程。
在「分析设置」界面中点击
，在弹出的分析设置列表中选择“中国 - 国家标准（GB）”。
图17.2 分析设置
图17.3 分析设置列表
接着定义岩土材料类型、参数，并将其指定给相应的地层剖面。首先需要定义岩土材料的类型，即岩土材料为黏土层、砂层还是砾石层。岩土材料的类型决定了计算桩侧阻力和桩端阻力时的修正系数的大小。
接下来需要定义岩土材料的内摩擦角和重度，并将“桩侧阻力修正系数αs” 设置为“计算”。同时，软件也允许用户自定义该系数值的大小，因此，用户还可以根据当地相关标准或规范来设置合适的系数值（更多内容请查看软件帮助 - F1）。
图17.4 黏土的参数设置
对于砂和砾石，还必须要设置粒径大小和超固结比OCR。这些参数和最大桩端阻力 pmax,pata [MPa]的折减系数有关。本案例中，将“超固结比OCR大小” 设置为“OCR ≤ 2.0”，“颗粒类型”设置为“砂土（粒径小于600nm）”（更多内容请查看软件帮助 - F1）。
图17.5 含细粒砂土的参数设置
在「结构」界面中将“结构类型”选择为“单桩”，并输入作用在桩顶的最大竖向荷载，其中设计值荷载用于桩的承载力计算，标准值荷载用于桩的沉降计算。
图17.6 结构设置
在「桩身尺寸」界面中选择桩身材料和桩截面类型，并设置桩身尺寸，即桩径和桩长。接着在“桩型”列表中选择成桩工艺。本案例采用的桩型为“泥浆护壁成孔灌注桩”。最后将“桩端阻力修正系数αp”设置为“计算”（类似于桩侧阻力修正系数 αs，该系数的值也可以用户自定义）。
图17.7 桩身尺寸设置
在「静力触探」界面中将试验数据导入到软件之中。本案例中，采用CPT文件格式导入CPT试验数据，点击按钮
，在弹出的导入窗口中将文件类型设置为“格式CPT（*.cpt）”，天然地面高程设置为0，添加数据后，点击
按钮，可以打开导入数据的预览窗口，如果没有错误，便可以点击按钮将数据导入到软件中。
图17.8 CPT数据导入
接着，在【承载力验算】界面的“结果”面板中查看单桩竖向承载力计算结果。
图17.9 详细结果
采用安全系数验算方法得到的单桩竖向承载力验算结果为：
—桩竖向承载力：Fr,d =6307.17kN；
—桩顶荷载设计值：Fs,d =1450.00kN；
—安全系数=4.35>2.00，桩竖向承载力验算满足要求。
最后，在【沉降分析】界面中可以查看荷载-沉降曲线。计算结果显示在标准值荷载Fs = 1015.00 kN作用下，桩的总沉降为w =1.7mm。
图17.10 荷载 - 沉降曲线
17.3 群桩分析
现在，对带刚性承台的群桩进行分析。在「结构」界面中定义群桩分析所需要的参数。这里将桩基考虑为刚性结构，即假设所有桩的沉降都是相等的，并将桩数设置为 4。
图17.11 结构设置
其它设置界面的参数保持不变。最后返回「承载力验算」界面，查看承载力计算结果。
图17.12 承载力计算结果
采用安全系数验算方法得到的群桩竖向承载力验算结果为：
— 桩竖向承载力：Fr,d =22482.33kN；
— 桩顶荷载设计值：Fs,d =5800.00kN；
— 安全系数 = 3.88>2.00，桩竖向承载力验算满足要求。
17.4 结论
分析结果表明单桩或群桩的竖向承载力均满足要求。
基于 CPT 试验的桩基设计分析的主要优势在于快速和准确。因为一些和土体强度相关的参数在这里不需要定义，而这些参数通常是非常模糊且无法准确得到的。
