桩土相互作用分析.ppt

五、桩基础设计计算步骤与程序 桩土相互作用分析 计算方法的改进 计算方法的改进方式主要有：（a）有限元法自身完善，如广义位移法在土!结构相互作用问题分析中的应用。（b）有限元法与其他方法相结合，如有限元与无界元耦合，有限元与有限层耦合，以及有限元法同经典理论分析方法相结合等。（c）新方法不断涌现，如目前备受岩土工程界注意的神经网络，十分适合处理类似于桩土相互作用这种非线性十分突出的力学问题。虽然还没有神经网络用于桩土相互作用研究的报道，但可以相信其前景十分广阔。 4．桩土相互作用研究方向 五、桩基础设计计算步骤与程序 桩土相互作用分析 数值分析方法与室内外试验相结合 模型试验和数值分析相结合，进行优势互补，是桩土相互作用分析领域的发展方向之一，其最终目的是提出和验证更为简单有效的计算方法。例如，将离心试验与数值分析相结合，参照离心模型试验的加载过程，采用数值方法模拟模型的应力和变形，将结果与离心试验结果进行比较，以验证数值分析方法的合理性，再采用数值分析方法计算原型的应力和变形。 4．桩土相互作用研究方向 * 桩土相互作用分析 桩土相互作用分析 桩基础的设计 经过计算、比较、修改，以保证承台、基桩和地基在强度、变形及稳定性方面满足安全和使用上的要求， 同时考虑技术和经济上的可能性与合理性，最后确定较理想的设计方案。 搜集必要的资料 拟定出设计方案 基桩和承台以及桩基础整体的强度、稳定、变形验算。 设计桩基础的一般程序： 桩土相互作用分析 一、桩基础类型的选择 （一）承台底面标高的考虑 低桩承台：稳定性较好，但在水中施工难度较大，因此可用于季节性河流、冲刷小的河流或旱地上其它结构物的基础。当作用在桩基础上的水平力和弯矩较大，或桩侧土质较差时，为减少桩身所受的内力，可适当降低承台底面标高。 高桩承台：对于常年有流水，冲刷较深，或水位较高，施工排水困难，在受力条件允许时，应尽可能采用高桩承台。有时为节省墩台身圬工数量，则可适当提高承台底面标高。 当承台埋设于冻胀土层中时，为了避免由于土的冻胀引起桩基础损坏，承台底面应位于冻结线以下不少于0.25m， 承台如在水中或有流冰的河道，承台底面也应适当放低，以保证基桩不会直接受到撞击，否则应设置防撞装置。 桩土相互作用分析 （二）柱桩桩基和摩擦桩桩基的考虑 柱桩和摩擦桩的选择主要根据地质和受力情况确定。 柱桩：柱桩桩基础承载力大，沉降量小，较为安全可靠，因此当基岩埋深较浅时，应考虑采用柱桩桩基。 摩擦桩：若岩层埋置较深或受施工条件的限制不宜采用柱桩，则可采用摩擦桩。 在同一桩基础中不宜同时采用柱桩和摩擦桩，同时也不宜采用不同材料、不同直径和长度相差过大的桩，以避免桩基产生不均匀沉降或丧失稳定性。 注意： 桩土相互作用分析 （三）桩型与施工方法的考虑 桩型与施工方法的选择应按照基础工程的方案选择原则根据地质情况、上部结构要求、桩的使用功能和施工技术设备等条件来确定。 桩土相互作用分析 二、桩径、桩长的拟定 桩径与桩长的设计，应综合考虑荷载的大小、土层性质与桩周土阻力状况、桩基类型与结构特点、桩的长径比以及施工设备与技术条件等因素后确定，力争做到既满足使用要求，又造价经济，最有效地利用和发挥地基土和桩身材料的承载性能。 设计时，首先拟定尺寸，然后通过基桩计算，验算所拟定的尺寸是否经济合理，再作最后确定。 桩土相互作用分析 （一）桩径拟定 桩的类型选定后，桩的横截面（桩径）可根据各类桩的特点与常用尺寸选择确定。 （一）桩径拟定 （二）桩长拟定 确定桩长的关键在于选择桩端持力层，因为桩端持力层对于桩的承载力和沉降有着重要影响。 一般应将桩底置于岩层或坚硬的土层上，以得到较大的承载力和较小的沉降量。如在施工条件容许的深度内没有坚硬土层存在，应尽可能选择压缩性较低、强度较高的土层作为持力层，要避免使桩底坐落在软土层上或离软弱下卧层的距离太近，以免桩基础发生过大的沉降。 桩土相互作用分析 三、确定基桩根数及其平面布置 （一）桩的根数估算 一个基础所需桩的根数可根据承台底面上的竖向荷载和单桩承载力容许值按下式估算： 式中： ——桩的根数； ——作用在承台底面上的竖向荷载，kN； ——单桩承载力容许值，kN； ——考虑偏心荷载时各桩受力不均而适当增加桩数的经验系数，可取=1.1～1.2。 （4-129） 桩土相互作用分析 （二）桩间距的确定 为了避免桩基础施工可能引起土的松弛效应和挤土效应对相邻基桩的不利影响，以及桩群效应对基桩承