樁的橫向受力計算
正文
樁除了支承軸向荷載外，有時還受到垂直於樁軸方向的橫向力及彎矩的作用，如碼頭、海洋構築物或擋牆下的樁基。分析地震對樁基的作用，亦有假定在樁頂施加等代橫向靜荷載的方法。樁是細長構件，在橫向受力時的承載力遠小於軸向受力時的承載力。但在近代海洋石油平台中套用的大直徑厚壁鋼管樁，使單樁橫向承載力也能高達數百噸。在橫向力或彎矩作用下，單樁可能因出現下列情況而破壞：①樁身由於荷載產生的彎矩過大而斷裂；②樁周土被擠出，從而導致樁的整體轉動、傾倒或樁頂位移過大。
單樁的橫向承載力與樁的入土深度、樁的截面強度和抗彎剛度、樁頂和樁底的嵌固條件、荷載性質、有無軸向荷載同時作用、樁周土的強度與變形性質以及上部構築物特性等許多因素有關。常分別按剛性樁和柔性樁計算。
剛性樁 剛性樁（長徑比L／d小於10～12）的破壞受土的強度控制，常按平面土壓力理論或其他簡化方法（如布羅姆斯理論）計算（圖1）;破壞荷載可按樁在土中繞樁身某點鏇轉而使四周土體達到極限平衡的條件求得。
樁的橫向受力計算基床係數法 利用1867年由E.溫克勒提出的假定，將橫向力作用下的樁視為支承在彈性地基上的梁進行分析（見地基上樑和板）。它完全忽略土體的連續性，假定樁身任何深度處單位面積上的土抗力 р僅和樁在該點的撓度у有關：
р＝khy(1)
式中kh為土的橫向基床係數，與樁徑及撓度大小或土中的應力水平有關。根據力學關係可得樁的撓曲微分方程式為
(2)
當無軸力同時作用或撓度很小時，第二項可略去不計；如將地基土模擬為均質線性彈簧，則按式(1)，得：
(3)
稱為樁的形變係數,反映樁土的相對剛度，可用作劃分計算方法適用範圍的定量參數。式(3)在1931年由張有齡按已知邊界條件求得不同荷載及樁頂嵌固條件下樁身各點的位移、轉角、彎矩、剪力與荷載的關係： 位移
(4)
轉角
(5)
彎矩
(6)
剪力 
(7)
基床係數法的特點之一是可將土視為不同剛度的彈簧，用比較簡單的方法考慮土抗力與樁撓度間關係隨深度的變化（圖2）以及非線性特點,因此，土抗力可寫為
р＝kymzn(8)係數k、 m、n可分別按所取圖式、樁頂位移條件及試樁水平荷載試驗實測數據求得，並可與現場試驗數據建立經驗關係。中國交通部公路科學研究所提出的適用於計算大直徑低配筋率鑽孔灌注混凝土樁彎矩及樁頂位移的c值法，取m＝1，n＝0.5。
樁的橫向受力計算彈性半空間法 將樁側土視為均質連續體並忽略樁的影響。分析時將樁劃分為若干單元(圖3), 各單元中點的位移ρp及土抗力pj(對土體而言,則為引起土體該點處變形ρs的外荷載)均為待定未知值。計算ρs須用彈性半空間體內作用水平集中力的明德林解答。將水平集中力引起的位移在樁單元與土接觸面範圍內積分即可求得ρs，且可考慮各單元上土抗力間的相互影響。ρp按式 (3)用有限差分法列式。根據各點樁土位移ρp及ρs協調以及利用力與力矩平衡的條件即可解出各未知項。
樁的橫向受力計算提高樁的橫向承載力及減小位移的方法一般可加大樁身上部尺寸或剛度，增加上部土層對樁的抗力，或改用斜樁、叉樁。
阻擋滑動土體的抗滑樁或受到地基土側向變形（如由於大面積堆載引起的）擠壓作用的樁，工程上習慣稱作被動樁，以別於上述單純支承橫向荷載的樁(主動樁)。被動樁的破壞機理較為複雜，一般亦可用上述類似的方法分析，但在運動土體內的樁段上除土抗力外，另一側尚需考慮土體的下滑壓力。
參考書目
盧世深、林亞超編：《橋樑鑽孔樁試驗》，人民交通出版社，北京，1980。
B.B.Broms，precast Pilinɡ Practice，Thomas Telford，London，1981.
