桩基础的抗震设计[精选].ppt

《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008常用桩型及有关疑难 解析 2、液化土中桩基的震害 （1）液化而无侧扩情况下的震害 1）日本新瀉地震，采用短桩基础的多层公寓楼，因地基土液化而整体倾覆失稳，房屋倾斜达80°（a）。 2）震后数小时至一、二天后，带有超静水孔压的液化土冲破覆盖层，形成喷水冒砂现象，潜存于液化土中的能量释放后，土颗粒开始沉淀，出现土体再固结，对基桩产生负摩阻力形成下拉荷载，桩基由低承台演变为高承台，桩基的竖向承载力和水平承载力均大幅降低，桩基出现整体下沉（b）。 （a） （b） 3）同一桩基中悬置于液化土中的短桩失效引发偏沉导致长桩折断 下图所示天津散装糖库桩基，柱下4桩独立桩基一侧的桩长为18m，另一侧桩长为9m、12m，液化土层深度下界为15m。液化后，导致悬置于液化土层中的9m、12m桩承载力失效而偏沉，进入稳定土层的18m长桩负荷加大且承受偏心弯矩而折断。由此可见，桩端进入液化土层以下稳定土层足够深度是必要的，更应避免同一基础下部分桩悬置于液化土层中。 4）液化土层中桩基的地面单侧堆载 左图所示天津钢厂柱基地面，单侧堆载导致液化土产生侧向推挤而致桩身折断。 5）液化而无侧向扩展地基土中的基桩，由于侧向土体约束衰弱，完全靠桩身抵抗地震作用，因此桩顶受压破坏严重。 （a）PC桩纵筋压屈 （b）PHC桩头压碎 3、液化侧扩地基上桩基的震害 液化且有侧向扩展的情况，不仅导致液化层范围基桩承载力削弱，基桩还要承受侧扩液化层的侧向推力和水平地震作用，因而液化侧扩地段桩基的震害程度要重于液化而无侧扩的地段。鉴于桩基所受水平推力十分突出，因而桩顶与承台连接处、液化土与非液化土界面，桩的剪力、弯矩高度集中，破坏更严重，其特征表现为桩顶与承台或者桩身上下彻底断裂，并且产生明显错位；此外位于岸边坡地的桩基发生整体失稳的可能性更大。 液化侧扩地基上桩基整体震害 1）桩身、桩顶的破坏 左图为阪神地震中素混凝土桩在桩头的破坏情况。由于地基土液化发生侧向扩展流动，使桩头发生水平直剪破坏。可见采用无筋素混凝土作为地基土的竖向增强体，其在地震设防区无法保证其具备必要的安全度。 素混凝土桩桩头剪断 管桩剪断 2）液化侧扩区在建桩基（仅施工基桩和部分承台）基桩的震害 1976年唐山地震时天津新港海洋石油研究所轮机车单层排架厂房正处于施工阶段，基桩和大部分承台已完工，上部结构尚未开始施工，故桩顶竖向荷载仅为承台自重。厂区位于新港航道南侧临海的新吹含砂新吹填土之上，吹填土厚度约2m，以下为夹粉砂黏土、淤泥质黏土、夹粉砂粉质黏土、粉土、粉砂。地震后发生向东北方向海边的液化侧向扩展，地表裂缝密布，特别是北面临海一侧，地面裂缝宽度一般10cm，最宽达20~30cm，喷水冒砂严重。承台向东向北（东北方向临海）方向发生位移，向东位移最大1.3m，向北位移均超过0.5m，承台向东北倾斜高差一般大于10cm，最大21cm。2桩承台位移和倾斜明显大于4桩承台。基桩为50x50cm预制方桩和d=68cm的灌注桩，桩长均为26.5m，预制桩主筋为4?22+4 ?25；灌注桩主筋为8?16。 震后选择有代表性的桩基进行开挖检查，开挖深度为4m。检查发现基桩震害有如下三个特征（详见图）。 本工程基桩的震害是在无上部结构荷载（仅有承台自重）条件下发生的，也就是完全由液化侧向扩展对基桩的水平推力和地层水平地震作用所致。 （二）桩基抗震设计的基本要求 1、建筑场地选址和勘察 选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地震的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类建筑，不应建造丙类建筑。 对于无法避开抗震不利地段的桩基，在工程实际中比较多见，如建于软弱土、液化土、非岩质陡坡、河岸和土坡的边缘、平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀土层中的桩基。在此情况下，桩基的抗震设计要求有别于抗震有利地段，包括基桩的选型、桩长、桩端持力层、抗震验算（如除桩基竖向承载力以外的桩基整体稳定性和桩身压曲、水平承载力等）。 2、抗震设防烈度为6度地区可不进行桩基抗震设计 桩基础主要受上部结构惯性力、地基土强迫位移和地基失效等因素影响。调查表明，在抗震设防6度地区，液化、震陷以至滑坡等地基失效的情况极为少见；此外，地基土强迫位移也较小，上部结构按静力计算也可满足抗震6度设防的要求，综合起来，在6度地区可不进行地基基础抗震设计，即不用考虑软土震陷、液化和滑坡等，仅按静力荷载设计即可。 3、同一结构单元不宜部分采用天然地基，部分采用桩基。 这一问题应结合工程地质条件和上部结构情