桩基本的设计计算.ppt

若基桩为斜桩，则设bi为第i排桩桩顶处沿桩轴线方向的轴向位移，ai为垂直于桩轴线的横轴向位移，βi为桩轴线的转角，根据投影关系： αi——第i根桩桩轴线与竖直线间的夹角。 承台产生b0=1时桩顶变位计算图 桩顶刚度系数的定义 ρ1——桩顶仅产生单位轴向位移(bi=1)时，在桩顶引起的轴向力； ρ2——桩顶仅产生单位横轴向位移(ai=1)时，在桩顶引起的横轴向力； ρ3——桩顶仅产生单位横轴向位移(ai=1)时，在桩顶引起的弯矩；或桩顶仅产生单位转角(βi=1)时，在桩顶引起的横轴向力； ρ4——桩顶仅产生单位转角(βi=1)时，在桩顶引起的弯矩。 第 i 根桩桩顶变位所引起的桩顶作用力： ρ1的求解 桩顶受轴向力产生的轴向位移包括桩身材料的弹性压缩变形δC及桩底处地基土的沉降δK两部分。 计算桩身材料弹性压缩变形时应考虑桩侧土的摩阻力影响。由于基桩施工方法不同而使桩侧摩阻力的分布不同，作如下简化考虑： 对打入桩和振动下沉桩，摩阻力沿桩长呈三角形分布； 对钻(挖)孔桩为均匀分布； 对柱承桩不考虑桩侧摩助力作用。 以桩侧摩阻力按三角形分布为例推导： 设桩底摩阻力为τh，桩周长为U，桩底承受的作用力与桩顶总作用力P之比为γ’： 三角形分布： 地面以下深度z处的轴向力： 桩身弹性压缩变形δＣ： ξ——系数，桩侧摩阻力三角形分布时： 简化为 （打入桩，振动下沉桩）； 桩侧摩阻力均匀分布时： 简化为 （钻（挖）孔桩）; 柱承桩不考虑桩侧摩助力作用：ξ=1 桩底平面地基土的压缩变形δＫ： 按 角扩散至桩底平面处的面积Ａ0上（多层土取均值）； 按 角扩散所取的圆形直径大于相邻桩中心距时，按 相邻桩中心距为直径计算Ａ0。 对于摩擦桩，取下列二式计算值的较小者： d——桩的计算直径（设计桩径）； S——桩的中心距。 根据文克尔假定： （C0=m0h，桩底平面地基土的竖向地基系数） 桩顶轴向位移： 取bi=1时的P即为ρ1： ρ2、ρ3、ρ4的求解 根据单桩的位移计算公式： 联立并解上述两式: 当桩顶仅产生单位横轴向位移ai=1、而转角βi=0时，可得ρ2、ρ3的解： 当桩顶仅产生单位转角βi=1、横轴向位移ai=0时，可得ρ4的解： 令： ρ2、ρ3、ρ4的解可表示为： 承台位移的计算 根据结构力学位移法，沿承台底面取脱离体，承台上作用的荷载应当和各桩顶（需要时考虑承台侧面土抗力）的反力相平衡，可列出位移法方程： γba……γββ为9个桩群刚度系数。 当承台产生单位横轴向位移（a0=1），所有桩顶对承台作用的竖轴向反力之和、横轴向反力之和、反弯矩之和为γba、γaa、γβa： 当承台产生单位竖向位移（b0=1），所有桩顶对承台作用的竖轴向反力之和、横轴向反力之和、反弯矩之和为γbb、γab、γβb： 当承台绕坐标原点产生单位转角（β0=1）时，所有桩顶对承台作用的竖轴向反力之和、横轴向反力之和及反弯矩之和为γbβ、γaβ、γββ： 将求出的所有刚度系数代入方程组，联立求解方程可得承台位的位移a0、b0、β0的数值。 Q0、M0的计算 Q0、M0为地面（最大冲刷线）处桩截面的剪力、弯矩，可根据桩顶实际受力情况推算。 桩顶为自由端——一般无特殊约束，都将桩顶简化为自由端计算。 对桩身无土压力作用： 对桩身作用梯形土压力（桥台）： q1、q2——梯形土压力强度。 桩顶为弹性嵌固——适合于墩 台受上部结构约束较强的情况。 轻型桥台用锚柱固接； 摩擦力较大的毛毡支座； 固定支座的单孔桥。 ——单位水平力作用在地面或最大冲刷线处，桩在该处产生的转角； ——单位弯矩作用在地面或最大冲刷线处，桩在该处产生的转角； x0、 0的计算 摩擦桩、柱承桩 x0、 0 的计算 桩底受力情况分析 桩底为非岩石类土或支承在岩基面上，在外荷作用下，桩底产生位移 xh、 h，桩底 x 处产生竖向位移 x h，桩底的抗力情况如下图所示。如竖向地基系数为C0，桩底竖向力增量： 桩底总弯矩： A0——桩底面积； I0——桩底面积对其重心轴的惯性矩； C0——基底土的竖向地基系数，C0=m0h。 根据假定，不计桩与桩底之间的摩擦力，则： Qh=0 按符号规定：h顺时针方向取负号 （边界条件之一） （边界条件之二） 桩底变位的计算 将边界条件