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1、第2章 竖向荷载下桩基的承载力和变形21单桩竖向承载力 单桩根底的竖向承载力极限承载力规范值。单柱在竖向荷载作用下到达破坏形状前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。 它取决于土对桩的支承阻力和桩身体料强度,普通由土对桩的支承阻力控制,对于端承桩、超长桩和桩身质量有缺陷的桩,能够由桩身体料强度控制。 单桩竖向极限承载力规范值除以平安系数后的承载力值为单桩竖向承载力特征值。 其常用确实定方法有静力法、阅历公式法 、规范法和原位测试方法,尤以原位测试方法被公以为最为准确。 按照静力荷载-位移曲线,从总体上可以分为两大类:缓变型和陡降型.uABuu/单桩荷载沉降曲线图5-3QsOQsQA-陡
2、降型; B缓变型 图2-1 静力荷载-位移曲线对于陡降型A,其极限承载力即为与破坏荷载相等的陡降起始点,第二拐点;对于缓变型(B),取法不一,有取第二拐点,也有的对Q-S曲线进展处置后取舍。2.1.1桩侧阻力和桩端阻力的性状1) 桩侧阻力的性状一旦荷载施加于桩顶,桩首先发生紧缩而向下位移,于是侧面遭到土阻力的作用,荷载在向下传送过程中必需不断地抑制这种摩阻力。由于桩身紧缩量的积累,上部桩身的下沉总是大于下部,因此上部桩身的摩阻力总是先于下部而发扬出来;上部桩身的摩阻力到达极限之后,就坚持不变或有所减小,随着荷载的添加,下部桩身的摩阻力将逐渐伐动出来,直至整个桩身的摩阻力全部到达极限,继续添加的
3、荷载就全部由桩端土接受;最后桩端荷载亦到达桩端土的极限承载力,桩便发生较急剧而不停滞的下沉而破坏,这时到达的荷载为桩所接受的极限荷载。按照传统阅历,发扬极限侧阻所需桩土相对位移与桩径大小无关,只是与土性有关;对于粘性土约为5-10mm,对于砂性土,约为1020mm。越来越多的测试阐明并非定值,而是与桩径大小、施工工艺、土层性质与分布位置有关2桩端阻力的性状1 桩端阻力的破坏方式 整体剪切破坏:地基中塑性区连成整体,产生整体滑动整体剪切破坏:地基中塑性区连成整体,产生整体滑动破坏,延续的剪切滑裂面开展至基底程度面,基底程度破坏,延续的剪切滑裂面开展至基底程度面,基底程度面土体出现隆起,破坏时根底
4、沉降急剧增大,面土体出现隆起,破坏时根底沉降急剧增大,P-S曲线上曲线上破坏特征点明显。普通出如今根底埋深较浅,上部荷载破坏特征点明显。普通出如今根底埋深较浅,上部荷载较大时。较大时。 部分剪切破坏:根底沉降所产生的土体侧向紧缩量缺乏部分剪切破坏:根底沉降所产生的土体侧向紧缩量缺乏以使剪切滑裂面开展至基底程度面,根底侧面土体隆起以使剪切滑裂面开展至基底程度面,根底侧面土体隆起量较小。当根底埋深加大,加载速率快时,地基发生部量较小。当根底埋深加大,加载速率快时,地基发生部分剪切破坏。分剪切破坏。 刺入剪切破坏:由于持力层的高紧缩性,土体的竖向和刺入剪切破坏:由于持力层的高紧缩性,土体的竖向和侧向
5、紧缩量较大,根底竖向位移量大,侧向紧缩量较大,根底竖向位移量大,其破坏方式主要取决于桩端土层及桩端上覆土层的性质,并受成桩效应、加载速率的影响。普通来讲,当桩长不大,上覆土层为软土时,端阻呈整体剪切破坏;当上覆土层为非脆弱土层时,普通呈部分剪切破坏;当桩端以下存在脆弱下卧层时,能够出现冲剪破坏;当桩端持力层为松砂、中密砂,粉土紧缩性粘土时,端阻呈刺入剪切破坏;对于桩端土为饱和粘土的情况,普通构成“梨形的剪切破坏面,为部分剪切破坏或整体剪切破坏。 图2-2 桩端地基破坏方式2端阻力的成桩效应 对于非挤土桩,成桩过程桩端不被挤密,反而被扰动或产生虚渣或沉渣,降低端阻力,残渣构成所谓“软垫. 对于挤
6、土桩,桩端阻力添加,但是对于非粘性土和粘性土的效果是不同的。(3)端阻力的深度效应端阻力的深度效应 当桩端进入均匀持力层的深度h小于某一深度时,其极限端阻力随深度线形增大;大于该深度后,根本坚持不变。此深度称为临界深度 。cph2.1.2单桩承载力计算单桩承载力计算 总体来讲,分为三大类:静力法计算单桩承载力,偏向于实际分析;原位测试法确定单桩承载力,偏向于地质勘测;阅历方法确定单桩承载力,偏向于设计计算。 1静力法计算单桩承载力: 1计算桩端阻力的极限平衡实际公式qqccpuhNbNCNq1qqccpuhNCNq桩侧阻力计算公式 对 的计算总体上可以分为总应力法和有效应力法。又根据表达式采用
7、的系数可以分为 法, 法属总应力法, 法属有效应力法, 法那么是两者的综合。 法 0.4-1.25;cu桩侧饱和土的不排水剪切强度,可以采用无侧限紧缩、三轴不排水紧缩实验、十字板实验、旁压实验获得。 suiq,usucq 法 2-6) 对于正常固结粘土, , 因此得: 系数,当有效内摩擦角位于20-30度时, =0.24-0.29;实验统计: =0.25-0.40;平均值0.32; 桩侧计算土层的平均竖向有效应力,地下水位以下取有效重度。法的根本假定为超孔隙水压力曾经散失,并且在长径比较大时需求思索桩侧的深度效应,进展修正。tgkqovsu, sin1ok) sin1 (vvsutgqv 法
8、)2(uvsucq2原位测试法确定单桩承载力原位测试法确定单桩承载力 1静力触探实验静力触探实验CPT确定:确定: TBJ2-85 JGJ94-20212规范贯入实验规范贯入实验SPT确定确定: 3旁压实验确定旁压实验确定ssscifLUAqQuiqLUAqQskisbbu)/100(100/)/100(2 . 112. 022mkNNqmkNNDDNqsbpsspuqLUAqQ2131在实验现场的旁压仪2.2规范方法确定单桩承载力规范方法确定单桩承载力2.2.1建筑地基根底设计规范建筑地基根底设计规范GB50007-2002 总原那么:应以竖向静载荷实验确确定为主, 1初步设计 单桩竖向承载
9、力特征值可按下式估算: 当桩端嵌入完好及较完好的硬质岩中时,可按下式估算单桩竖向承载力特征值:2桩身混凝土强度验算桩身混凝土强度验算 计算中应按桩的类型和成桩工艺的不同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以任务条件系数c,桩身强度应符合下式要求: 桩轴心受压时 fc Q-相应于荷载效应根本组合时的单桩竖向力设计值; Ap-桩身横截面积;c-任务条件系数,预制桩取0.75,灌注桩取0.6-0.7(水下灌注桩或长桩时用低值)。 fc尺寸效应 JGJ94-2021中规定:小直径桩:d 250mm;中等直径桩: 250mm d 1.5m时,t 500mm,且0.1t/d0.3。表2- 4 值 l/d桩端土情
10、况420202525透水性土0.700.700.850.85不透水性土0.650.650.720.722沉桩的承载力允许值沉桩的承载力允许值土 类粘 土粉质粘土粉 土砂 土系数 、 桩径或边长d(m)0.8d1.12.0d0.91.0d2.00.9nai iikrprki 11()2Rul qA qir 单桩轴向受压承载力允许值kN桩身自重规范值与置换土重规范值当桩重计入浮力时,置换土重也计入浮力的差值作为荷载思索; 桩身周长m; n土的层数; 承台底面或部分冲刷线以下各土层的厚度m; 与 对应的各土层与桩侧摩阻力规范值kPa,按表2-6
11、采用或采用静力触探实验测定; 桩端处土的承载力规范值kPa,按表采用或采用静力触探实验测定; 、 分别为振动沉桩对各土层桩侧摩阻力和桩端承载力的影响系数,按表采用;对于锤击、静压沉桩其值均取为1.0。aRuilikqrkqir3支承在基岩上或嵌入基岩内的钻挖孔桩、沉桩的单桩支承在基岩上或嵌入基岩内的钻挖孔桩、沉桩的单桩轴向受压承载力允许值轴向受压承载力允许值,可按下式计算:,可按下式计算: C1根据清孔情况、岩石破碎程度等要素而定的端阻发扬系数,按表2-9采用; C2I根据清孔情况、岩石破碎程度等要素而定的第i层岩层的侧阻发扬系数, 对于钻孔桩,C1 C2系数 值应降低20采用mna1prk2
12、iirkisiiki=1i=112Rc A fuc h ful q系数 C1、C2 值岩石层情况C1C2完好、较完好0.60.05较破碎0.50.04破碎、极破碎0.40.031c2c4当河床岩层有冲刷时,桩基须嵌入基岩,嵌岩桩当河床岩层有冲刷时,桩基须嵌入基岩,嵌岩桩按桩底嵌固设计。其应嵌入基岩中的深度,可按以下按桩底嵌固设计。其应嵌入基岩中的深度,可按以下公式计算:公式计算: 圆形桩 矩形桩Hrk0.066Mhf dHrk0.0833Mhf b5桩端后压浆灌注桩单桩轴向受桩端后压浆灌注桩单桩轴向受压承载力允许值压承载力允许值土层称号粘性土粉土粉砂细砂中砂粗砂砾砂碎石土1.
13、1.62.02.5nasiik ippri 112Ruq lA qsp当在饱和土层中压浆时,仅对桩端以上8.012.0m范围的桩侧阻力进展加强修正;当在非饱和土层中压浆时,仅对桩端以上4.05.0m的桩侧阻力进展加强修正; 6)按上述规定计算的单桩轴向受压承载力允许值按上述规定计算的单桩轴向受压承载力允许值,应根据桩的受荷阶段及受荷情况乘以下表规定的抗力应根据桩的受荷阶段及受荷情况乘以下表规定的抗力系数。系数。受荷阶段受荷阶段作用效应组合作用效应组合抗力系数抗力系数运
14、用阶段短期效应组合永久作用与可变作用组合1.25构造自重、预加力、土重、土侧压力和汽车、人群组合1.00作用效应偶尔组合不含地震作用1.25施工阶段施工荷载效应组合1.257其它规定:其它规定: 摩擦桩应根据桩接受作用的情况决议能否出现拉力。当桩的轴向力由构造自重、预加力、土重、土侧压力、汽车荷载和人群荷载短期效应组合所引起,桩不允许受拉;当桩的轴向力由上述荷载并参与其他作用组成的短期效应组合或荷载效应的偶尔组合地震作用除外所引起,那么桩允许受拉。摩擦桩单桩轴向受拉承载力允许值按以下公式计算:nti iiki=10.3Rul q练习:一矩形柱,边长bc=400mm,hc=600mm,柱底标高-
15、0.5m处设计标高值:F=4000kN,M(长边方向)=210kNm,H=180kN.拟采用砼 钻孔灌注桩。承台埋深1.5m,d=500mm,桩长15m,承台下地基土层分布及土的目的见图示。为二级桩基,承台砼C20,级钢筋,布桩见图示:1单桩竖向承载力规范值Quk=( )KN?A.840; B.510.3; C.0.2; D.623.5单桩承载力特征值为 KN.2.桩径采用1000mm,桩长采用14mm,单桩承载力特征值为 KN.2.3单桩竖向沉降的计算方法单桩竖向沉降的计算方法2.3.1综述综述 桩基的沉降计算日益重要,在软土地基中摩擦桩的重要作用是减少建筑物的绝对沉降和差别沉降,特别在软土
16、地基的桩承载力在多数情况下可归结为控制多大的允许变形值的问题。 目前虽不能提出一个完善的计算方法,但其研讨任务还是获得了长足的开展 。 计算方法主要有下述几种:计算方法主要有下述几种: 荷载传送分析法;荷载传送分析法; 弹性实际法;弹性实际法; 剪切变形传送法;剪切变形传送法; 有限单元分析法和其它简化方法有限单元分析法和其它简化方法;2.3.2荷载传送法荷载传送法(1)荷载传送法荷载传送法 荷载传送法也称传送函数法,Seed和Reese1957年首先提出了荷载传送法. 这种方法的根本概念是把桩划分为许多弹性单元,每一单元与土体之间用非线性弹簧联络,以模拟桩土间的荷载传送关系。桩端处土也用非线
17、性弹簧与桩端联络,那么这些弹簧得应力-应变位移关系就表示桩侧摩阻力桩端阻力 和剪切位移S之间的关系,这一关系就称为传送函数。该方法是解以下方程)( 该方法是解以下方程)()(zUdzzdPppEAdzzPds)(0)()(22zEAUdzzsd)(1zPEAdzdspp 为传送函数法的根本微分方程,其解取决于传送函数-s的方式,根据求解微分方程的两条途径,分为: 解析法:由Kezdi1957、左藤悟1965等提出,把传送函数简化假定为某种曲线方程,然后直接求解平衡微分方程。 位移协调法:Seed和Reese(1957)、Coly和Reses1966等提出。采用实测或经过实验方法求得传送函数,然
18、后建立各单元桩得静力平衡条件及位移协调条件。传送函数方式运用于解析法:a)Kezdi方法 (b)佐滕悟方法 (3)Gardner方法Kezdi方法: 指数曲线 K-土的侧压力系数:exp1 )()(ssksuZtgKz左藤悟方法: 双折线完全弹塑性 Cs剪切变形系数:KN/M3uss sCzs)(uss uz)(Gardner方法: 1975 双曲线关系(K A为实验常数) Kraft(1981)方法土体非线性,方法土体非线性,Vijayvergiya(1977)方法方法(抛物线抛物线),Heydinger和和ONeil(1987)方法。方法。 缺陷:假定桩侧任一点的位移只与该点摩阻力有关,缺
19、陷:假定桩侧任一点的位移只与该点摩阻力有关,忽略了土体的延续性。忽略了土体的延续性。)1()(usksAz2.3.3弹性实际法:弹性实际法: 从六十年代开场,许多学者(Poulos,Davis,Mattes)对以弹性实际为根据的桩性状分析方法作了大量的研讨。 这些方法的共同特点都以弹性延续介质实际模拟桩周土体的呼应,并都运用了在半无限体内施加荷载的Mindlin方程求解。 弹性实际法把土体看作线弹性体,用弹性模量和泊松比两个变形目的表示土的性能, 的大小对分析结果影响不大, 那么是关键目的。 但很难从室内土工室内实验获得准确的数值,使得弹性实际法的运用遭到限制。 ssE摩擦桩分析图 它基于以下
20、假定: 桩的周边粗糙而桩底平滑,即桩与桩侧土之间坚持位移协调,桩土之间一直坚持接触并无相对滑动; 桩与土的径向变形很小,略而不计。 Poulos和Davis 1980对单根摩擦桩的理想化分析: 1假定土为匀质的各向同性的弹性半空间体,具有弹性模量和泊松比,它们都不由于桩的存在而发生变化。 2将桩看作为长度L、直径d,底端直径d0的一根圆桩;桩顶与地表平齐,并作用有轴向外荷载P;沿桩身圆周作用有均匀分布的剪应力 ;在桩端作用有均匀的竖向应力bu土体位移:u桩体位移: SSibibsjnjijsiIEdIEdS142YSIREdPAp AspspREEKYIIdLKnI122)/(42.3.4剪切
21、变形法:剪切变形法: Cooke1974年提出,以为摩擦桩普通在任务荷载时,桩端承当的荷载比例较小,计算时可略去不计,即假定桩的沉降主要是由于桩侧荷载传送而引起的,并假定在荷载程度较小时,桩与土之间不产生相对位移。 图4单桩沉降的分解AB桩上层土下层土AB桩11A2B2PtPsPb桩侧分析单元 Przrr.+.zzrr+.rrrz.zzz+z0)(zrrzzrwzuG0)(rrw由于主要的沉降是垂直方向的,所以忽略前者,积分得 w当桩体加载时,桩侧剪应力的增长幅度远远大于竖向应力的增长对摩擦桩,rr00单纯从上式的数学含义上看,沉降值将是无穷大,这显然是不合理的,应该有一个特定值,在该处剪应力
22、的影响可以忽略不计,于是有: 由于下层土体对上层土的抑制造用,所以 的值随着分开A2B2的间隔增大而增大。 000rsrdrGrw 如前所述,桩端类似于刚性墩,它的解可以用下式描画Timoshenko解:GrrrGrrdrGrwmrrsm0000000)ln(0GrPwbb04)1 ( 对于刚性桩有: sbtwwwsbtPPP0002)1 (4rlwGrPwGrPwGrPssbbtot2.3.5有限元分析法:有限元分析法: 有限元方法是迄今为止开展最为迅速的方法,有限元方法可以思索多种土体模型,也可以思索土体均匀和不均匀等要素的影响,有一些开展完善的有限元程序,能同时思索影响桩性能的许多要素,
23、如土的非线性、固结时间效应以及动力效应等,甚至可以思索沉桩效应的影响,但是在群桩的工程实践运用方面还是较少。 有限元方法的日趋强大和不断完善也对计算机的性能提出更高的要求,以及前处置数据预备的烦琐细致程度也使有限元方法显得欲速不达,但是可以作为探求和校核适用简化方法的工具,有着重要的实践意义。 计算简图 桩体和单元划分 a 沉降区域等值线图(1:1) b 沉降区域等值线图(1000:1) 2.3.6其他简化计算方法:其他简化计算方法: 阅历公式法和简化方法。Frank、Briaud和Tucker、meyerhof等总结了单桩的工程实际阅历,统计出在特定地质条件和设计荷载下单桩沉降s的典型数值与
24、桩径d的阅历公式。 打入桩:S=0.9%D S=(0.8-1.2)%D; 钻孔桩:S=0.6%D S=(0.3-1.0)%D;2.4.1群桩效应 群桩根底在竖向荷载下,承台、桩群、土构成一个共同作用的体系,其变形和承载力均表现出与单桩不同的性状,这种差别是由于上述要素相互影响、相互制约的结果。 端承桩组成的群桩根底:近似以为端承型群桩的承载力取为单桩承载力之和,因端承桩的桩端持力层刚度较大,因此其沉降也不致因桩端应力的重叠效应而显著增大,普通无需计算沉降。1uuPnQ摩擦桩组成的群桩:在竖向荷载作用下,摩擦桩组成的群桩:在竖向荷载作用下,大部分荷载由桩侧阻力传送到桩侧和桩端大部分荷载由桩侧阻力
25、传送到桩侧和桩端土层中,其他部分由桩端接受。土层中,其他部分由桩端接受。桩侧:桩侧:桩端:桩端:2sec1secPrUrRIRI31PrUrRIRI介介质质刚度目的刚度目的塑性区的相对半径塑性区的相对半径()球形孔圆形孔岩石1000-5005-812-25砂(松到密) 70-1504-69-15饱和粘土10-3002-73-17含云母的砂土10-302-33-6软钢300717rI/puRR0 1 群桩效应的影响要素 群桩侧阻力的群桩效应 桩距影响: 承台影响: 桩长与承台宽度比的影响 2.端阻力的群桩效应 桩距影响 承台影响2群桩沉降群桩沉降 影响要素: 桩数:主要要素,在常用桩距和非条形陈
26、列条件下,沉降比随桩数添加而增大。 桩距:当桩距大于常用桩距时,沉降比随桩距增大而减小。 长径比:沉降比随长径比L/d增大而增大。1GsSRS3群桩的破坏方式群桩的破坏方式 群桩侧阻的破坏方式群桩侧阻的破坏方式 群桩端阻的破坏方式群桩端阻的破坏方式 土性对群桩效应的影响土性对群桩效应的影响 群桩的桩顶荷载分布群桩的桩顶荷载分布1群桩侧阻的破坏方式群桩侧阻的破坏方式 方式:QogQdsQQp承 台承 台Qg(a)(b)2群桩端阻的破坏方式群桩端阻的破坏方式 方式: (a)gQ承 台(b)QogQ承 台3土性对群桩效应的影响土性对群桩效应的影响 砂土中的摩擦型群桩 a:对于松砂 、中密砂 ,分别于
27、桩距 出现承载力峰值, 并以此为界限,当小于该界限时,呈整体剪切破坏,当大于该界限时,呈非整体破坏。 b:对于初始密度较小的砂,沉桩效应导致桩的承载力增幅越大。对于很密的砂 ,群桩效率小于1,这是由于打入桩使砂变松所致与前面所讲的砂土变形特性有关。但实践工程中不会在密砂中打桩,只需以密砂作为持力层的情况。所以可以热内,对于砂土中的打入桩,其群桩效率大于1。 c:桩距足够大的情况,无须思索群桩承载力效应 群桩的沉降效应1gsARAQQQQ粘性土中的摩擦型群桩 a:侧阻性状侧阻性状 b:端阻性状:端阻性状: c:群桩的变形与破坏群桩的变形与破坏 平均端阻平均端阻-沉降沉降群桩的变形与破群桩的变形与
28、破坏特征坏特征d:群桩效率 在整体破坏的情况下,群桩效率系数可以近似计算为:12122(2)4 asussunnsdL qn ndL q12122(2)/4annsdn n4群桩的桩顶荷载分布 承台、桩群、土相互作用效应将导致群桩根底中各桩的桩顶荷载分布不均匀。普通来说,角桩的荷载最大,中心桩最小,边桩次之。荷载分布的不均匀性随承台刚度添加、桩距减小而提高,这是由于不同位置的基桩其侧阻力和端阻力的发扬不是同步的,如下表所示:序号构造方式根底桩型尺寸cm平均桩距桩数角桩边桩内部桩1剪力墙18-20层桩箱 R.C预制桩40X40X7503.75d1831.502框剪16层桩箱 R.C预制桩40X4
29、0X27003.14d2031.341.040.403框筒26层桩筏钢管桩60.9X1.24.26d2001.464框剪22层桩箱R.C管桩55X22003.29d3441.320.940.795剪力墙22层桩筏 R.C预制桩45X45X17003.15d2221.326剪力墙16层桩筏灌注桩45.03.56d3511.831.420.837框筒31层桩筏灌注桩90.02.11d511.328框筒30层桩筏灌注桩90.03.25d841.431.050.462.4.2桩土共同作用桩土共同作用 1)概述:概述: 群桩中根底承台的根本作用是将荷载群桩中根底承台的根本作用是将荷载传送到各桩桩顶,当低
30、承台摩擦型桩基,传送到各桩桩顶,当低承台摩擦型桩基,当其接受竖向荷载而沉降时,承台底必然当其接受竖向荷载而沉降时,承台底必然产生土反力,从而分担一部分荷载,桩基产生土反力,从而分担一部分荷载,桩基承载力随之提高。大量工程观测结果也证承载力随之提高。大量工程观测结果也证明了这一点。明了这一点。 非湿陷性黄土桩亚粘土,在桩距较非湿陷性黄土桩亚粘土,在桩距较大桩数不多的情况下,承台底分担荷载比大桩数不多的情况下,承台底分担荷载比为为60%左右。左右。2常见处置方法及影响要素常见处置方法及影响要素 王成华、陈环对垂直荷载下的桩间土承载问题进展了一系列二维弹塑性有限元计算分析。计算结果及分析阐明桩间土的
31、承载特性,承台反力分布有如下特点:1在任何荷载作用下,承台反力总呈外部大内部小的马鞍型分布。随荷载加大其内外差别也略有增大,但无应力重分布景象;2承台反力、桩侧阻力及桩端阻力各占总荷载的比重,在整个承力过程中,各反力份额的初值由构造的几何条件及资料力学特性所决议;3随荷载加大桩侧阻力份额逐渐降低而承台反力及端阻份额那么逐渐提高,并最终趋近于各自的某一极限值;4在各反力的传送及分配过程中,桩侧阻力的发扬速度及程度起主导作用。(2)6sxincaaccscuKSSBAKAPddL 上海地域曾按照土与桩分担比为3:7来设计,固定同一个比例显然不尽合理,杨克己等那么基于多种桩距D、入土深度L和不同桩数
32、n进展了饱和粘土中的模型实验,得出了普通粘土中 和 B为根底宽度时的荷载分担比例公式:/25.35 6.7 / (%)suQ QD d(3.6 6)Dd/(1.5 3.0)L B R.W.Cooke(1986)4的研讨阐明,即使根底设计时完全让桩承当全部荷载,桩基上的承台筏板也会承当30%左右的全部荷载。荷载在桩和承台筏板之间的分配决议于构造所受荷载程度和上部构造-根底刚度。对于已建成的刚性构造来讲,荷载分配那么取决于桩数和桩距,并以为通常桩距下边桩和角桩承当的荷载是中桩的1.5倍以上。 K.Horikoshi和M.F.Randolph(1998)5关于桩筏根底优化设计的研讨那么阐明为了到达较
33、小的沉降差别程度,群桩刚度或等效桩刚度与筏板的刚度比维持在1左右比较合理,并以为荷载在桩土之间的分配取决于桩群面积比和土体的泊松比,桩可以承当40%70%左右的总荷载。2.4.3群桩的承载力计算群桩的承载力计算u以单桩极限承载力为参数的群桩效率系数以单桩极限承载力为参数的群桩效率系数法;法;u以土强度为参数的极限平衡实际方法;以土强度为参数的极限平衡实际方法;u以桩侧阻力、桩端阻力为参数的阅历系数以桩侧阻力、桩端阻力为参数的阅历系数法;法;u思索承台、桩、土相互作用的分项系数法思索承台、桩、土相互作用的分项系数法。1群桩效率系数法群桩效率系数法 方法简单,但确定准确合理的群桩效率系数比较困难。
34、两个曾经有影响的公式,基于群桩承载力降低的观念: Converse-Labrre公式:uuQnPnmnmmnSdtga) 1() 1(2/111 Seriler-keeney公式: 群桩效率系数计算方法,在实践工程中已不再运用。nmnmnmSSaa3 . 012) 1(711122以土强度为参数的极限平衡以土强度为参数的极限平衡实际法实际法 根据侧阻、端阻的破坏方式分述群桩极限承载力的极限平衡实际计算方法。 (1)侧阻呈桩、土整体破坏 取以下两种方法中较小者: 一是群桩极限承载力为等代实体根底总侧阻力与端阻力之和pusuiipusuuABqqLBAPPP)(2二是假定实体根底外围侧阻传送的荷载
35、呈 分散分布于基底。用太沙基的浅基极限平衡实际计算公式 )42)(42(LtgBLtgABAFbbepueuqFP qqccpuhNbNCNq14/(2)侧阻呈非整体破坏侧阻呈非整体破坏 其极限承载力的计算可忽略群桩效应,包括忽略承台分担荷载的作用。pupsuiiPusuuqnAqLnUPPP以侧阻力、端阻力为参数的阅以侧阻力、端阻力为参数的阅历系数法历系数法 (1)整体破坏整体破坏 只不过极限侧阻和极限端阻确实定根只不过极限侧阻和极限端阻确实定根据详细条件,由土的原位测试、单桩原型据详细条件,由土的原位测试、单桩原型实验、阅历法确定。同时,思索等代墩基实验、阅历法确定。同时,思索等代墩基的直
36、径偏大,大直径的极限端阻力的直径偏大,大直径的极限端阻力随平面随平面尺寸的增大而降低,故应乘以折减系数。尺寸的增大而降低,故应乘以折减系数。2()usupuisuipuPPPABLqABq0.8()nbD (2)非整体破坏:非整体破坏: 或者:或者:usuPuisuippuPPPnULqnA quuPnQ思索承台、桩、土相互作用分项群桩效应系数思索承台、桩、土相互作用分项群桩效应系数计算法:计算法: 建筑桩基规范,桩基中复合桩基的极限承载力表达式: 承载力设计值表达式: 或者:usupucuPPPPssuppucccknQnQA fuspuccckPnQA f/dssksppkpcckcRQQQ/dsp ukspc ckcRQQ桩基承载力的时间效应:桩基承载力的时间效应: 摩擦型群桩,成桩后其承载力随时间而变化的景象在30年代就被人发现。对于饱和粘性土中的桩基进展了大量的观测、实验任务,其获得的共识:桩的竖向极限承载力随时间而呈一定的程式增长,其总的变化规律是开场增长速度快,然后逐渐变缓,某一段时间后趋于定值。到达稳定值的时间从
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