合桩基承载力验算

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1、主 讲 翟 聚 云 一 、 群 桩 效 应 所 谓 群 桩 效 应 ， 是 指 群 桩 基 础 受 竖 向 荷载 作 用 后 ， 由 于 承 台 、 桩 、 地 基 土 的 相 互作 用 ， 使 其 桩 端 阻 力 、 桩 侧 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 之 和 。 群 桩 效 应 受 土 性 、 桩 距 、 桩 数 、 桩 的 长 径比 、 桩 长 与 承 台 宽 度 比 、 成 桩 类 型 和 排列 方 式 等 多 个 因 素 的 影 响 而 变 化 。 1. 端 承 型 群 桩 基 础 可 近

2、 似 认 为 端 承 型 群 桩 基 础 中 各 基 桩 的 工作 性 状 与 单 桩 基 本 一 致 ， 群 桩 基 础 的 承载 力 即 为 单 桩 承 载 力 之 和 。 因 此 ， 端 承型 群 桩 基 础 无 群 桩 效 应 。 2. 摩 擦 型 群 桩 基 础 对 于 摩 擦 型 群 桩 基 础 ， 群 桩 主 要 通 过 每 根桩 侧 的 摩 擦 阻 力 将 上 部 荷 载 传 递 到 桩 周及 桩 端 土 层 中 ， 且 一 般 假 定 桩 侧 摩 阻 力在 土 中 引 起 的 附 加 应 力 按 某 一 角 度 ， 沿桩 长 向 下 扩 散 分 布 ， 至 桩 端 平 面 处

3、 .当 桩 数 少 ， 桩 中 心 距 Se较 大 时 （ Se6d） ，桩 端 平 面 处 各 桩 传 来 的 压 力 不 重 叠 或 重叠 不 多 图 (a)， 此 时 群 桩 中 各 桩 的 工作 情 况 与 单 桩 一 致 ， 故 群 桩 的 承 载 力 等于 各 单 桩 承 载 力 之 和 ， 也 无 群 桩 效 应 当 桩 数 较 多 ， 桩 距 较 小 时 ， 桩 端 处 地 基 中各 桩 传 来 的 压 力 将 相 互 重 叠 图 ， 桩 端处 压 力 比 单 桩 时 大 得 多 ， 桩 端 以 下 压 缩土 层 的 影 响 深 度 也 比 单 桩 要 大 。 此 时 群桩 中

4、 各 桩 的 工 作 状 态 与 单 桩 不 同 ， 其 承载 力 小 于 各 单 桩 承 载 力 之 和 ， 沉 降 量 则大 于 单 桩 的 沉 降 量 。 3. 承 台 下 土 对 荷 载 的 分 担 作 用 大 量 室 内 研 究 和 现 场 实 测 表 明 ： 对 于 摩 擦型 桩 基 ， 除 了 承 台 底 面 存 在 几 类 特 殊 性质 土 层 和 动 力 作 用 的 情 况 外 ， 承 台 下 的桩 间 土 均 参 与 承 担 部 分 外 荷 载 ， 且 承 载的 比 例 随 桩 距 的 增 大 而 增 大 。 二 、 复 合 基 桩 竖 向 承 载 力 特 征 值 建 筑

5、桩 基 技 术 规 范 JGJ94-4推 荐 方 法 ：刚 性 承 台 底 面 土 反 力 呈 马 鞍 形 分 布 。 以 群 桩 外 围包 络 线 为 界 ， 将 台 底 面 积 分 为 内 外 两 区 ， 则 内区 反 力 比 外 区 小 而 且 比 较 均 匀 ， 桩 距 增 大 时 内外 反 力 差 明 显 降 低 。 台 底 分 担 的 荷 载 总 值 增 加时 ， 反 力 的 塑 性 重 分 布 不 显 著 ， 而 保 持 反 力 图式 基 本 不 变 。 利 用 台 底 反 力 分 布 的 上 述 特 征 ，可 以 通 过 加 大 外 区 与 内 区 的 面 积 比 来 提 高

6、承 台分 担 荷 载 的 份 额 。 本 教 材 介 绍 的 方 法 ：对 于 端 承 型 桩 基 、 桩 数 少 于 4根 的 摩 擦 型 桩基 以 及 由 于 地 层 土 性 、 使 用 条 件 等 因 素不 宜 考 虑 承 台 效 应 时 ， 基 桩 竖 向 承 载 力特 征 值 取 单 桩 竖 向 承 载 力 特 征 值 ， 即 aRR 考 虑 承 台 下 土 的 分 担 作 用 时 ：当 承 台 底 面 以 下 存 在 可 液 化 土 、 湿 陷 性 黄土 、 高 灵 敏 度 软 土 、 欠 固 结 土 、 新 填 土 ，或 可 能 出 现 震 陷 、 降 水 、 沉 桩 过 程 产

7、 生高 孔 隙 水 压 和 土 体 隆 起 时 ， 承 台 与 其 下的 地 基 土 可 能 脱 开 ， 因 此 不 考 虑 承 台 效应 ， cakca AfRR 式 中 承 台 效 应 系 数 ， 非 挤 土 桩 可 按 规 范 表 取 值 ；对 于 挤 土 桩 按 表 4 11值 乘 以 0.7。 当 计 算 基 桩为 非 正 方 形 排 列 时 ， ， A为 计 算 区 域 承 台 面积 ， n为 总 桩 数 ；fak 承 台 下 1/2承 台 宽 度 且 不 超 过 5m深 度 范围 内 地 基 承 载 力 特 征 值 的 加 权 平 均 值 ； Ac 计 算 桩 基 所 对 应 的

8、 承 台 底 的 净 面 积 ； ；为 桩 截 面 面 积 ； 对 于 柱 下 独 立 桩 基 ， A为 全 承台 面 积 ； 对 于 桩 筏 基 础 ， A为 柱 、 墙 筏 板 的 1/2跨 距 和 悬 臂 边 2.5倍 筏 板 厚 度 所 围 成 的 面 积 ；桩 集 中 布 置 于 墙 下 的 桩 筏 基 础 ， 取 墙 两 边 1/2跨 距 围 成 的 面 积 ， 按 条 基 计 算 。 nAsa c nnAAA pc )( sa/dBc/l 3 4 5 6 6 0.40.40.80.8单 排 桩 条 基 0.12 0.140.14 0.160.16 0.180.20 0.30 0.

9、18 0.210.21 0.240.24 0.260.30 0.40 0.25 0.290.29 0.330.33 0.370.40 0.50 0.32 0.380.38 0.440.44 0.500.50 0.60 0.600.80承 台 效 应 系 数 c 三 、 桩 基 的 受 力 验 算 在 初 步 确 定 桩 数 和 布 桩 之 后 ， 应 验 算 群 桩中 各 桩 所 受 到 荷 载 是 否 超 过 基 桩 承 载 力特 征 值 。 桩 顶 荷 载 计 算 时 假 设 承 台 为 绝对 刚 性 ， 桩 身 压 缩 变 形 在 线 弹 性 范 围 内 ，因 此 ， 可 按 材 料 力

10、 学 方 法 计 算 。1.中 心 荷 载 下设 计 要 求 ： nGFN kkk RNk 2 偏 心 荷 载 下各 桩 受 力 设 计 要 求 22 i iyki ixkkkik xxMyyMn GFN RN RN kk 2.1max 四 、 软 弱 下 卧 层 验 算 当 桩 端 持 力 层 厚 度 有 限 ， 且 桩 端 平 面 以 下软 弱 土 层 承 载 力 与 桩 端 持 力 层 承 载 力 相差 过 大 ， 如 果 桩 长 较 小 ， 桩 距 较 小 ， 桩基 类 似 实 体 墩 基 础 ， 可 能 引 起 桩 端 持 力层 发 生 冲 切 破 坏 。应 验 算 软 弱 下 卧

11、层 的 承 载 力 ， 要 求 桩 端 平面 下 冲 剪 锥 体 底 面 应 力 设 计 值 不 超 过 下卧 层 的 承 载 力 特 征 值 。 对 于 桩 距 sa 6d且 桩 长 l15m（ 扣 除 可 液 化 、自 重 湿 陷 性 土 层 厚 度 ） 的 群 桩 基 础 ， 持力 层 下 存 在 承 载 力 低 于 桩 端 持 力 层 1/3d 软 弱 下 卧 层 时 ， 应 按 下 式 验 算 软 弱 下 卧层 的 承 载 力 ： faz czz )tan2)(tan2( )(32)( 00 000 tBtA lqBAGF iskikkz Es1/Es2 t/B00.25 0.53510 6o10o20o 23 o25 o30 o桩 端 硬 持 力 层 压 力 扩 散 角 值 返 回