4.4、4.5、4.6桩基沉降、负摩阻力、水平承载力

淮海工学院土木工程系（http:/ 4.4 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算淮海工学院土木工程系（http:/ ：淮海工学院土木工程系（http:/ 1）框架结构）框架结构（2 2）砖石墙填充的边排柱）砖石墙填充的边排柱（3 3）当基础不均匀沉降是不产生附加应力的结构）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（柱距为单层排架结构（柱距为6m6m）柱基的沉降量（）柱基的沉降量（mmmm）120120桩基变形容许值桩基变形容许值 淮海工学院土木工程系（http:/ 4.4.1 单桩沉降的计算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：在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成：（1 1）桩身弹性压缩引起的桩顶沉降；）桩身弹性压缩引起的桩顶沉降；（2 2）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力扩散角，致使桩端下土体压缩而产生的压力扩散角，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降；桩端沉降；（3 3）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。桩端沉降。淮海工学院土木工程系（http:/ 1）荷载传递分析法；）荷载传递分析法；（2 2）弹性理论法）弹性理论法（3 3）剪切变形传递法：）剪切变形传递法：（4 4）有限单元分析法）有限单元分析法（5 5）其他简化方法。）其他简化方法。这些计算方法的详尽介绍参见有关书籍。这些计算方法的详尽介绍参见有关书籍。淮海工学院土木工程系（http:/ 4.4.2 群桩沉降的计算群桩沉降的计算 群桩沉降组成：群桩沉降组成：桩间土的压缩变形（包括桩身桩间土的压缩变形（包括桩身压缩、桩端贯入变形）；压缩、桩端贯入变形）；桩端平面以下压缩变形。桩端平面以下压缩变形。淮海工学院土木工程系（http:/ s s桩基最终计算沉降量桩基最终计算沉降量（mmmm）；）；m m桩端平面以下压缩层范围桩端平面以下压缩层范围内土层总数；内土层总数；E Esj,isj,i 桩端平面以下第桩端平面以下第j j层土第层土第i i个分层在自重应力至自重应力加附个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量（加应力作用段的压缩模量（MPaMPa）；）；n nj j桩端平面下第桩端平面下第j j层土的计层土的计算分层数；算分层数；淮海工学院土木工程系（http:/ 桩端平面下第桩端平面下第j j层土第层土第i i个分层厚度（个分层厚度（m m）；）；j,ij,i桩端平面下第桩端平面下第j j层土层土第第i i个分层的竖向附加应力个分层的竖向附加应力(kPa(kPa)；p p桩基沉降计算经验系桩基沉降计算经验系数，各地区根据当地的工程实测资数，各地区根据当地的工程实测资料统计对比确定；料统计对比确定；mjniisjijijpjEhs11,淮海工学院土木工程系（http:/ l G B0A淮海工学院土木工程系（http:/ 淮海工学院土木工程系（http:/ 实体深基础桩基沉降计算经验系数应根据地区桩基础沉降观实体深基础桩基沉降计算经验系数应根据地区桩基础沉降观测资料及经验统计确定。不具备条件时，测资料及经验统计确定。不具备条件时，pp按按下表选用：下表选用：淮海工学院土木工程系（http:/ 0 ldAGK 4tan24tan200 lblaA3/19mKN 地下水位以下扣除浮力。地下水位以下扣除浮力。淮海工学院土木工程系（http:/ 0002G桩基承台及承台上土自重；桩基承台及承台上土自重；Gfk实体深基础的桩基桩间土自重；实体深基础的桩基桩间土自重；m实体深基础底面以上各层土的实体深基础底面以上各层土的加权平均重度。加权平均重度。ldGmfk AlqbaGFppisiaKkckk 0002 淮海工学院土木工程系（http:/ 对于一般摩擦型桩，可假定桩侧摩阻力全部是沿桩身线形对于一般摩擦型桩，可假定桩侧摩阻力全部是沿桩身线形增长的（增长的（=0），则：），则：kskspIlQ,22,1 淮海工学院土木工程系（http:/ 采用上式计算时，桩端阻力比采用上式计算时，桩端阻力比。和桩基沉降计算经验系数。和桩基沉降计算经验系数p应应根据当地工程的实测资料统计确定。根据当地工程的实测资料统计确定。淮海工学院土木工程系（http:/ 4.5.1 负摩擦的产生条件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。于桩的下沉。淮海工学院土木工程系（http:/ 负摩擦力的计算负摩擦力的计算淮海工学院土木工程系（http:/ 1淮海工学院土木工程系（http:/ 4dqdssFQnnayaxn1nnng 其中：其中：nininipnlunininipnluF 1淮海工学院土木工程系（http:/ 解决方法：解决方法：1）通过计算预估下沉的沉降量。）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）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。）灌注桩在桩土之间加一层土浆，减少摩擦力。淮海工学院土木工程系（http:/ 桩的水平承载力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。力、水压力、波浪、撞击等。桩型：斜桩、竖直桩。桩型：斜桩、竖直桩。当水平荷载与竖向荷载的合力与竖直线的夹角不超过当水平荷载与竖向荷载的合力与竖直线的夹角不超过5淮海工学院土木工程系（http:/ 水平荷载下桩的工作性状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：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。）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）桩顶水平位移超过建筑物允许变形值。形值。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意桩水平受荷示意淮海工学院土木工程系（http:/ a）hh 桩的刚度与入土深度的影响桩的刚度与入土深度的影响5.2 hh 称为刚性桩称为刚性桩。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意桩水平受荷示意淮海工学院土木工程系（http:/ hh 0.4 hh 称为柔性桩。称为柔性桩。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意桩水平受荷示意淮海工学院土木工程系（http:/ 水平受荷弹性桩的计算水平受荷弹性桩的计算1.基本假定基本假定线弹性地基反力分析法：线弹性地基反力分析法：x=KxxKx地基水平抗力系数，地基水平抗力系数，根据根据Kx 的假定不同，可分为以下四种方法的假定不同，可分为以下四种方法:H0淮海工学院土木工程系（http:/ 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”法淮海工学院土木工程系（http:/ K Kf f桩的形状系数，圆形桩桩的形状系数，圆形桩K Kf f=0.9=0.9，方形桩，方形桩K Kf f=1.0=1.0；d d桩的直径，方形截面时为桩的边长。桩的直径，方形截面时为桩的边长。水平荷载下桩内力及位移理论分析水平荷载下桩内力及位移理论分析mm法法淮海工学院土木工程系（http:/ 淮海工学院土木工程系（http:/ 表表4-6淮海工学院土木工程系（http:/ 0nHH 0nMM 0N0H0M0 xz承台底面承台底面淮海工学院土木工程系（http:/ zpdzxdNdzxd22044 EIN0影响很小可忽略不计，影响很小可忽略不计，P（Z）=kxxb0=mzxb0。上式变为：。上式变为：0zxdzxdEI544 （2）桩的挠曲微分方程桩的挠曲微分方程）。）。为桩的水平变形系数（为桩的水平变形系数（其中：其中：1/mEImb51 淮海工学院土木工程系（http:/ 、可查表。、可查表。、系数系数剪力剪力弯矩：弯矩：转角：转角：位移：位移：QQMMxXQ0Q0zM0M0z020zx20 x30zBABABABABMAHV:BMAHMBEIMAEIHBEIMAEIHx 淮海工学院土木工程系（http:/ h表表4-74-7时按时按l4.0/l4.0/编制，当编制，当l l4.0/4.0/时，可查有关设计时，可查有关设计手册。手册。淮海工学院土木工程系（http:/ 确定桩身最大弯矩截面系数确定桩身最大弯矩截面系数C及最大弯矩系数及最大弯矩系数C 表表4-7一般当桩的入土深度达到一般当桩的入土深度达到4.0/时，桩身的内力及位移几乎时，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。为零，在此深度以下，桩身只需按构造配筋或不配筋。淮海工学院土木工程系（http:/ 单桩水平静载试验单桩水平静载试验1 试验装置试验装置图图8.16单桩水平静载试验装置单桩水平静载试验装置淮海工学院土木工程系（http:/ 试验加载方法试验加载方法 单向多循环加载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载。循环性动力水平荷载。Ht淮海工学院土木工程系（http:/ 1）桩身折断。）桩身折断。（2 2）桩顶水平位移超过）桩顶水平位移超过30-40mm30-40mm（软土取（软土取40mm40mm）。）。（3 3）桩侧地面出现明显裂缝或隆起。）桩侧地面出现明显裂缝或隆起。（4 4）所加水平荷载已超过按下述方法确定的极限荷载。）所加水平荷载已超过按下述方法确定的极限荷载。淮海工学院土木工程系（http:/ 水平静载试验水平静载试验H0-t-x0曲线曲线5.确定水平临界荷载确定水平临界荷载Hcr和极限和极限荷载荷载Hu淮海工学院土木工程系（http:/ 水平静载试验水平静载试验H0-x0/H0曲线曲线淮海工学院土木工程系（http:/ 单桩水平承载力特征值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。）应通过荷载试验确定，必要时采用带承台桩的荷载试验。宜采用宜采用慢速维持荷载法。慢速维持荷载法。（2）混凝土预制桩、钢桩、桩身配筋率大于）混凝土预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%的灌注桩，的灌注桩，可取可取x0=10mm(对于水平变位敏感的建筑物取对于水平变位敏感的建筑物取x0=6mm）所对应）所对应的荷载作为单桩水平承载力特征值。的荷载作为单桩水平承载力特征值。（3）对于桩身配筋率小于）对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取临界荷载的灌注桩，可取临界荷载Hcr。淮海工学院土木工程系（http:/ （4）当缺少试验资料，可估算桩身配筋率小于）当缺少试验资料，可估算桩身配筋率小于0.65%的的灌注桩单桩水平承载力特征值。灌注桩单桩水平承载力特征值。20gE20d12d32dW 淮海工学院土木工程系（http:/ （4）当缺少试验资料，可估算预制桩、钢桩、桩身配筋）当缺少试验资料，可估算预制桩、钢桩、桩身配筋率大于率大于0.65%的灌注桩等的单桩水平承载力特征值。的灌注桩等的单桩水平承载力特征值。式中：式中：EI桩身抗弯刚度，对于混凝土桩，桩身抗弯刚度，对于混凝土桩，EI=0.85EcI0。0a 桩顶允许水平位移。桩顶允许水平位移。x 桩顶水平位移系数，按表桩顶水平位移系数，按表4-8取值。取值。淮海工学院土木工程系（http:/