第四章桩基础的设计计算学习教案

1、会计学1第四章桩基础的设计第四章桩基础的设计(shj)计算计算第一页，共50页。桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下产生位移及转角，使桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土抗力 ，它起抵抗外力和稳定桩基础的作用，土的这种作用力称为土的弹性抗力。zxpzzxCxp（352）：横向土抗力 ； ：地基系数 ；：深度Z处桩的横向位移（m）。 zxpCzx)/(3mkN)/(2mkN第1页/共50页第二页，共50页。第2页/共50页第三页，共50页。计算方法地基系数C随深度分布地基系数C表达式说 明m法与深度成正比C=mZm为地基土比例系数K法桩身第一挠曲零点以上抛物线变化，以下不随

2、深度变化C=KK为常数C值法与深度呈抛物线变化C=cZ0.5c为地基土比例系数C法沿深度均匀分布C=K0K0为常数第3页/共50页第四页，共50页。125210321015020第4页/共50页第五页，共50页。第5页/共50页第六页，共50页。2332132212211)22()2(mhhhhhmhhhmhmm当hm深度(shnd)内存在两层不同土时 22212211212211)2(mhhhhmhmmAAAmAmm或当hm深度(shnd)内存在三层不同土时 第6页/共50页第七页，共50页。nnhmc：承台埋深nhnbhmc0当hn小于1m时，按1m计算 桩端地基土竖向抗力(kn l)系数

3、：hmco0当h小于10m时，按10m计算 第7页/共50页第八页，共50页。与基桩布置方式之间的关系H第8页/共50页第九页，共50页。纵、横桥向无偏移(pin y)：nMMnHQnNPyiii；横桥向偏心(pinxn)：2iixiyyMnNP第9页/共50页第十页，共50页。计算桩的内力与位移时不直接采用桩的设计宽度（直径），而是换算成实际工作条件下相当于矩形截面桩的宽度b1， b1称为桩的计算宽度。dHabHb1第10页/共50页第十一页，共50页。)5 . 05 . 1 () 1(11dKKbdKKbff或K各桩间的相互影响系数。当水平力作用平面(pngmin)内有多根桩时，桩柱间会产

4、生相互产生影响并与桩间静距L1有关 ，其值按下式决定：L10.6h1 时K=1.0；当L10.6h1时，116 . 01hLbbK第11页/共50页第十二页，共50页。 当d1m时，b1=0.9（1.5d+0.5）； 当d1m时，b1=0.9（d+1）。 当边宽b1m时，b1=1.5b+0.5； 当边宽b 1m时，b1=b+1。柱桩及桩身尺寸直径0.8m以下的灌注桩，b1=d+1（m）；其余类型(lixng)及截面尺寸的桩，b1=1.5d+0.5（m）。第12页/共50页第十三页，共50页。当桩的入土深度 时，这时桩的相对刚度小，必须考虑桩的实际刚度，按弹性桩来计算。其中 称为桩的变形系数，5

5、 . 2h51EImb当桩的入土深度 时，则桩的相对刚度较大，计算时认为属刚性桩 5 . 2h第13页/共50页第十四页，共50页。（一）基本假定1、将土视作弹性变形介质，地基系数随深度成比例增长。2、土的应力应变关系符合(fh)文克尔假定。3、忽略桩土之间的摩擦力和粘结力。4、桩与桩侧土在受力前后始终密贴。5、桩作为一弹性构件。第14页/共50页第十五页，共50页。第15页/共50页第十六页，共50页。qdzxdEI4411bmzxbqzzx144bmzxdzxdEIz0144zzzxEImbdzxd0544zzzxdzxd3322dzxdEIdzxdEIMdzdxzzzzzzQ130120

6、1010QDEICEIMBAxxz)(1301201010DEIaCEIaMBaAxmzmzxzzxQ第16页/共50页第十七页，共50页。2302202020DEICEIMBAxzQ33032030302DEICEIMBAxEIMZQ43042040403DEICEIMBAxEIZQQ1301201010QDEICEIMBAxxz第17页/共50页第十八页，共50页。0 x00000dACxxxdNMAhAxh000200ICdAxChAh0hQ)(43032030302DEICEIMBAxEIMhQ00ICh0)(43042040403DEICEIMBAxEIhQQ)(2302202020

7、DEICEIMBAxhQhKEIIC00第18页/共50页第十九页，共50页。对于 的摩擦桩或 的支承桩， 几乎为零，此时这四个系数的计算公式可以简化，已制成由值查用的表格，查看附录或参考公路桥基。5 . 2h5 . 3h)(0002000200300BEIMAEIBEIMAEIxxxQQ（465）hM第19页/共50页第二十页，共50页。0 x00hx0h00000200002000300BEIMAEIBEIMAEIxxxQQ0Q1301201010DEICEIMBAxxh0)(2302202020DEICEIMBAxhQ0 . 4h时，桩身在地面处的位移 、转角 与桩底边界条0 x0件无关

8、，因此此时嵌岩桩与摩擦桩计算公式可通用。（466）第20页/共50页第二十一页，共50页。当桩的支承条件和入土深度符合一定要求时，可利用比较简捷计算方法来计算，即所谓的无量纲法。其主要内容一是利用边界条件求 、 时，系数采用简化公式；二是因为 、 都是 、 的函数，代入基本公式整理后，无须再计算桩顶位移 、 ，而直接由已知的 、 求得。00 x00 x0M0Q00 x0M0Q第21页/共50页第二十二页，共50页。5 . 3h5 . 2hxxzBEIMAEIx2030QBEIMAEIz020QmmzBMAM00QQQQQBMAz00（4-67）第22页/共50页第二十三页，共50页。5 . 2

9、h020030 xxzBEIMAEIxQ00020BEIMAEIzQ0000mmzBMAMQ0000QQQQBMAz4h时，无论桩底支承情况如何，计算公式可通用。（4-68）第23页/共50页第二十四页，共50页。maxMZmaxM4h时：000QQQQBMAzQQQQQQQQDABMCBAM0000maxMZmaxMZmmzBMAM00Q附表13QCM00QQQDM00MQMmmmmBCAKKMBMADMM000maxQ第24页/共50页第二十五页，共50页。mxxlxxQ0001mQ01第25页/共50页第二十六页，共50页。MlM00QQQ00 x0mxxlxxQ0001mQ01xxzB

10、EIMAEIx2030QBEIMAEIz020Q(467a)(467b)mxQxQmEIMlEIlEIMlxEIlxmm0202030;22;3Q-QQQxxBEIlMAEIx2030QQBEIlMAEI030QQ112112131BEIMAEIBEIMAEIxxxQQ第26页/共50页第二十七页，共50页。mxQxQm)()2(2)2(2)()(31112111212211121221112121313211nhhIEMhhnhhIEQhhnhhIEMxhhhnhhnhIExmQmlx5 . 01第27页/共50页第二十八页，共50页。初步(chb)拟定桩的直径和长度、承台位置、桩的根数及排

11、列等计算内力，配筋，验算桩身截面强度和稳定性计算桩顶荷载iPiQiM验算单桩轴向容许承载力P确定桩的计算宽度1b计算桩的变形系数计算 、 ，验算0Q0M0 x计算桩顶位移 和墩台顶位移，并进行验算1x确定桩在最大冲刷线下入土深度h第28页/共50页第二十九页，共50页。oioioiooioxbbaa0式中：xi第i排桩桩顶轴线至承台中心(zhngxn)的水平距离4-79第29页/共50页第三十页，共50页。0000000cos)(sincossinsin)(cossincosioiiiiiioiioiiiiiioiioixbababxbabaa4-80第30页/共50页第三十一页，共50页。第

12、31页/共50页第三十二页，共50页。sin)(cossin)(coscos)(sin3434323211ioioiooiiioioioioiiiioioioiixbaaMxbaaxbabPQ4-81PEAhloc.ookACPoookciACPAEhlPb)(1iboooACEAhl1111(21(,32(端承桩），灌注桩）打入桩）第32页/共50页第三十三页，共50页。112112131BEIMAEIBEIMAEIxaixxiQQmmEIEIxEIx42332Q11111213xxixiBABAEIBaEIBQ1111121xxiixBABAaEIAEIAM, 1ia0i, 0ia1i第3

13、3页/共50页第三十四页，共50页。第34页/共50页第三十五页，共50页。ABniiiiianiiiaaniiibax132112221121coscossin)()cossin(cossin)(iiniiibbaabniiibbxsin)sincos()sincos(31222112221sin2)sincos(43212221iiiniiiaabbxx1o1ob10a第35页/共50页第三十六页，共50页。),0(0)0(0)0(0000000000点取矩对oMMbaHHbaNNbabaaabaabbbba承台上作用的荷载应当和各桩顶的反力相平衡，可列出位移(wiy)法的方程如下：030

14、4030211)(aMaQxbbPiioioii当各桩直径(zhjng)相同时，同时桩均为竖直且对称，桩顶外力公式可写成：第36页/共50页第三十七页，共50页。第37页/共50页第三十八页，共50页。第38页/共50页第三十九页，共50页。第39页/共50页第四十页，共50页。端承桩群桩基础的承载力等于(dngy)各单桩承载力之和，其沉降量等于(dngy)单桩沉降量。第40页/共50页第四十一页，共50页。第41页/共50页第四十二页，共50页。第42页/共50页第四十三页，共50页。)1 (maxlhRfrWeAANAhBLhlp)1 (maxlRfrWeAANLp第43页/共50页第四十四页，共50页。第44页/共50页第四十五页，共50页。cddfANr109 . 0 第45页/共50页第四十六页，共50页。 二、桩及墩对承台的冲剪验算(yn sun)：2210uuuRuPtmmjjmj式中：um承台受桩冲剪，破裂锥体的平均周长； u1承台内桩顶周长,当采用破桩头联结时可按喇叭口周长计； u2承台顶面受桩冲剪后预计破裂面周长,桩顶承