地基处理桩基沉降、负摩阻力、水平承载力课件

1、随着建筑物越来越高大，所遇到的地质条件日趋复杂，特别是考虑桩间土承担一部分荷载后，沉降已成为一个控制条件，使得桩基沉降计算成为桩基设计的一个重要内容。4.4 桩基础沉降的计算 地基基础设计等级为甲级建筑物的桩基。 体型复杂或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级建筑物桩基。 对沉降有严格要求的建筑物桩基。 摩擦型桩基。桩基础沉降的计算范围需要进行沉降计算 ： 嵌岩桩、设计等级丙级建筑物桩基，对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基。吊车工作制级别A5级A5以下的单层工业厂房桩基（桩端下为密实土层）。不需要沉降计算的情况：变形特征值桩基变形可用下列指标表示：沉降量、沉降差、倾斜。 计算桩基础

2、变形时，变形指标可按下述规定选用：对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制。桩基变形容许值同浅基础规定。 变形特征容许值砌体承重结构基础的局部倾斜0.002工业与民用建筑相邻柱基的沉降差（1）框架结构（2）砖石墙填充的边排柱（3）当基础不均匀沉降是不产生附加应力的结构0.002l00.007l00.005l0单层排架结构（柱距为6m）柱基的沉降量（mm）120桩基变形容许值 4.4.1 单桩沉降的计算在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成：（1）桩身弹性压缩引起的桩顶沉降；（2）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力扩散角

3、，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降；（3）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。 目前单桩沉降计算方法主要有下述几种：（1）荷载传递分析法；（2）弹性理论法（3）剪切变形传递法：（4）有限单元分析法（5）其他简化方法。这些计算方法的详尽介绍参见有关书籍。4.5桩的负摩问题负摩阻正摩阻(1)桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融解负摩阻4.5.1 负摩擦的产生条件引起桩侧负摩阻力的条件是，桩侧土体下沉必须大于桩的下沉。负摩擦力的确定：负摩阻力成为荷载的一部分对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力, 对于一般桩,

4、因为桩土都有变形,视二者的相对位移量和方向4.5.2 负摩擦力的计算QnNl=Q+(Qn-Qs)Qn-QsQsO1中性点Qn下拉荷载单桩产生负摩阻力时的荷载传递（1）中性点的位置影响因素：与桩周土的性质和外界条件(堆载、降水、浸水等）变化有关。（2）负摩阻力强度（3）下拉荷载计算2. 群桩负摩阻力计算群桩中任一基桩的下拉荷载4.5.3 解决方法：1）通过计算预估下沉的沉降量。2）在预制桩表面涂一层薄层沥青3）灌注桩在桩土之间加一层土浆，减少摩擦力。4.6 桩的水平承载力桩基受水平荷载：风荷载地震作用、机械制动力、土压力、水压力、波浪、撞击等。桩型：斜桩、竖直桩。当水平荷载与竖向荷载的合力与竖直

5、线的夹角不超过5度时，竖直桩的水平承载力可以满足要求。4.6.1 水平荷载下桩的工作性状桩在水平荷载下承载能力极限状态：（1）桩身在水平荷载下破坏。（2）桩顶水平位移超过建筑物允许变形值。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意影响桩基水平承载力因素：桩的断面尺寸、刚度、材料强度、入土深度、间距、桩顶嵌固程度、土质条件、上部结构水平位移允许值。刚性桩：桩的水平承载力主要由桩的水平位移和倾斜控制。（图（a）水平变形系数，其单位是1/m。桩的刚度与换算深度的影响称为刚性桩。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意柔性桩：桩身在某处产生较大弯矩，可能出现屈服。桩的水平承载力主要由桩的水平位移和桩的材料强度控制。

6、半刚性桩、柔性桩统称为柔性桩（图（b） 称为半刚性桩。称为柔性桩。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意单桩的水平承载力的确定方法有：理论分析、静载试验。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意4.6.2 水平受荷弹性桩的计算1.基本假定线弹性地基反力分析法：x=KxxKx地基水平抗力系数，根据Kx 的假定不同，可分为以下四种方法:H0H0 xt图4-23 地基水平抗力系数的分布图式Kx=kh（a）常数法Kx=kt（b）”k”法Kx=mz（c）”m”法Kx=cz0.5（d）”c值”法常数法：常数法假定地基系数Kx沿深度为均匀分布，不随深度而变化，即KxKh，(kNm3)为常数。H0 xtKx=kh（a）

7、常数法“K”法：假定在桩身挠曲曲线第一挠曲零点所示深度处以上地基系数Kh随深度增加呈凹形抛物线变化；该点以下，地基系数Kh不再随深度变化而为常数KhK 。Kx=kt（b）”k”法H0 xt “m”法：假定地基系数Kx随深度成正比例地增长目前我国应用较多， Kx =mz。 H0 xtKx=mz（c）”m”法 “c值”法：假定地基系数Kh随着深度成抛物线规律增加，即Kh =cz1/2 ，c为常数，随土类不同而异。在我国多用于公路交通部门。H0 xtKx=cz0.5（d）”c值”法2.计算参数（1）桩的截面计算宽度b0为：Kf桩的形状系数，圆形桩Kf=0.9，方形桩Kf=1.0；d桩的直径，方形截面

8、时为桩的边长。水平荷载下桩内力及位移理论分析m法（2）钢筋混凝土桩的抗弯刚度EI=0.85EcI0（3）抗力系数Kh =mz中的m值，宜采用试验值，无试验资料时，参考表4-6。桩侧为多层土时，按hm=2(d+1)范围内m值得加权平均值。例如：两层土时：地基土水平抗力系数的比例常数m 表4-63. 单桩计算（1） 确定桩顶荷载：N0H0M0 xz承台底面N0H0M0 xz承台底面N0影响很小可忽略不计，P（Z）= kxxb0 =mzxb0。上式变为：（2） 桩的挠曲微分方程采用幂级数对上式进行求解，得出桩身z处的内力与位移：桩顶水平位移桩的无量纲深度不同，桩端约束条件不同，其水平荷载下桩的工作性

9、状也不同。下表给出了相应的位移系数Ax、Bx值，利用基本表达式即可求出桩顶位移，或桩顶允许的水平荷载。h桩端置于土中桩端嵌固在基岩中AxBxAxBx2.43.5262.3272.2401.5862.63.1632.0482.3301.5962.82.9051.8692.3711.5933.02.7271.7582.3851.5863.52.5021.6412.3891.5844.02.4411.6212.4011.600各类桩的桩顶水平位移系数（3）桩身最大弯矩及位置根据最大弯矩截面剪力为零的条件得到。计算步骤如下：1、计算C=M/H0，查表4-7确定有关参数：表4-7时按l4.0/编制，当l

10、4.0/时，可查有关设计手册。CICII0.01.000.55.5391.0571.00.8241.7281.8-0.665-0.534.0-0.045-0.011确定桩身最大弯矩截面系数C及最大弯矩系数C 表4-7一般当桩的入土深度达到4.0/时，桩身的内力及位移几乎为零，在此深度以下，桩身只需按构造配筋或不配筋。4.6.3 单桩水平静载试验1 试验装置图8.16单桩水平静载试验装置慢速连续加载法模拟桥台、挡墙等长期静止水平荷载的连续荷载试验，类似于垂直静载试验慢速法。单向单循环恒速水平加载法2 试验加载方法 单向多循环加载法 模拟风浪、地震力、制动力、波浪冲击力及机器扰力等循环性动力水平荷

11、载。Ht3. 终止加载条件（1）桩身折断。（2）桩顶水平位移超过30-40mm（软土取40mm）。（3）桩侧地面出现明显裂缝或隆起。（4）所加水平荷载已超过按下述方法确定的极限荷载。4. 试验资料整理根据试验可绘制出如下四种曲线图4-26 水平静载试验H0-t-x0曲线5. 确定水平临界荷载Hcr和极限荷载Hu 水平静载试验H0-x0曲线 水平静载试验H0-x0/H0曲线 水平静载试验H0-g曲线4.4.6 单桩水平承载力特征值（1）应通过荷载试验确定，必要时采用带承台桩的荷载试验。宜采用慢速维持荷载法。（2）混凝土预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%的灌注桩，可取x0=10mm(对于水平变位敏感的建筑物取x0=6mm）所对应的荷载作为单桩水平承载力特征值。（3）对于