群桩效应系数--美国UFC 3-220-01A 规范解读

    群桩效应指的是群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和，称其为群桩效应。引入一个群桩效应系数，可列公式如下：

   其中：n-群桩中的桩数

             Rc-单桩竖向承载力

             ηg-群桩效应系数。

   GEO5软件针对群桩效应系数，支持3种自动计算方法，此外还有手动输入。

GEO5设置群桩效应系数选项

  为了加深对该系数的了解，我们引用《美国规范UFC 3-220-01A》，规范5.3节，原文如下：

    单桩间距小于6倍桩宽B的深基础时，由于土体应力区会发生重叠，导致相邻桩间存在相互作用，如上图所示。这导致了桩荷载产生的土体应力需作用在更大面积上，继而向下延伸，从而导致更大的沉降。因此该规范，对合理桩间距有个建议值，群桩应按一定间距布置，使群桩的承载力达到最佳水平。桩间距为3 - 3.5B (Vesic 1977)或0.02L + 2.5B，其中L为桩的埋入长度(加拿大岩土学会1985)。桩间距至少为2.5B。

     间距= 3B时，应Eg> 0.7，间距= 6B时，线性增加至1.0，其中B为直径或宽度(FHWA-HI-88-042)。桩间距在3B和6B之间的Eg应呈线性变化。间距3B取值Eg=0.7，群桩组的安全系数与单桩安全系数相同。

注意：《美国规范UFC 3-220-01A》规范只规定了桩间距的最小值，没有规定最大值，在《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011条文8.5.3及8.5.16对最小桩间距也有限定。

     不同于La Barré (CSN 73 1002)法和Seiler-Keeney法，美国规范只以一个桩间距来判断群桩效应系数。但是群桩并不是只有一个桩间距，可能有两个甚至多个桩间距。美国规范UFC 3-220-01A对上述群桩形式没有详细的说明。例如：

     对于矩形群桩基础分为x，y两个方向，存在dx与dy两个可能不相同的桩间距。软件采用美国规范UFC 3-220-01A此时是按照平均桩间距（dx+dy）/2去计算的。但是自定义截面很难去计算，所以针对自定义截面软件一律需要自己手动输入系数。手动输入系数在0.5-1.0之间。

      软件在使用标准截面，如果设置桩间距＞6d，会有弹窗提示，且不能设置成功。此处并不是说超过6d桩就危险，因为规范只对最小桩间距有限定要求，但是对最大桩间距是没有要求的。最大桩间距并不是一个硬性指标，大桩间距是被允许的，当桩间距＞6d，此时可以按单桩考虑，这并不会导致结构不满足要求。 

    当桩内部有部分桩间距＞6d，此时可以自定义，然后综合考虑输入一个合理的群桩效应系数即可。如果桩的每个间距都大于6d，此时按照独立单桩进行设计即可。