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土力学课件:群桩基础计算
群桩基础计算 1 群桩的工作特点 2 承台下土对荷载的分担作用 3 群桩的竖向承载力设计值 例题 1 4 桩顶作用效应简化计算 5 基桩竖向承载力验算 6 桩基软弱下卧层承载力验算 7 桩基竖向抗拔承载力验算 8 桩基水平承载力验算 9 桩基沉降验算 图28 桩基沉降计算简图 第六节 桩基础设计 一 桩数及桩位布置 二 桩身截面强度计算 三 承台设计 图36 柱下承台的冲切 本节完 ①进行调查研究,场地勘察,收集有关资料; 设计内容和步骤 ②确定桩基持力层; ③选择桩材,确定桩的类型、外形尺寸和构造; ④确定单桩承载力设计值; ⑤根据上部结构荷载情况,初步拟定桩的数量 和平面布置; ⑥初步拟订承台的轮廓尺寸及承台底标高; ⑦验算作用于单桩上的竖向和横向荷载; ⑧验算承台尺寸及结构强度; ⑨必要时验算桩基整体承载力和沉降量,当持力层下 有软弱下卧层时,验算软弱下卧层的地基承载力; ⑩单桩设计,绘制桩和承台的结构及施工图。 (1)桩的根数 初步估算桩数时,先不考虑群桩效应,根据单桩竖向承载力设计值R,当桩基为轴心受压时,桩数n可按下式估算: (7-65) 偏心受压时,对于偏心距固定的桩基,如果桩的布置使得群桩横截面的重心与荷载合力作用点重合,桩数仍可按上式确定。否则,应将上式确定的桩数增加10~20%。 承受水平荷载的桩基,在确定桩数时还应满足桩水平承载力的要求。此时,可粗略地以各单桩水平承载力之和作为桩基的水平承载力,其结果偏于安全。 对桩数超过3根的非端承群桩基础,应按7-5节求得基桩承载力设计值后重新估算桩数。如有必要,还要通过桩基软弱下卧层承载力和桩基沉降验算才能最终确定。 (2)桩的中心距 一般桩的最小中心距应符合表7.20规定。对于大面积桩群,尤其是挤土桩,桩的最小中心距还应按表列数值适当加大。 2.5d 3.0d 3.5d 3.0d 3.0d 3.0d 3.5d 4.0d 3.5d 3.5d 非挤土桩和部分挤土桩 挤土灌注桩穿越非饱和土 挤土灌注桩穿越饱和土 挤土预制桩 打入式敞口管桩和H型钢桩 其它情况 排列不少于3排且桩数n≥9根的摩擦桩 土类与成桩工艺 (3) 桩位的布置 桩在平面内可布置成方形(或矩形)、三角形和梅花形(图29a),条形基础下的桩,可采用单排或双排布置(图29b),也可采用不等距布置。 为了使桩基中各桩受力比较均匀,布置时尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面形心重合或接近。 当作用在承台底面的弯矩较大时,应增加桩基横截面的惯性矩。 对柱下单独桩基和整片式桩基,宜采用外密内疏的布置方式; 对横墙下桩基,可在外纵墙之外布设一至二根‘探头’桩,如图30所示。 在有门洞的墙下布桩时应将桩设置在门洞的两侧,梁式或板式基础下的群桩,布置时应注意使梁板中的弯矩尽量减小,即多在柱、墙下布桩,以减少梁和板跨中的桩数。 图29 桩的平面布置示例 (a) 柱下桩基;(b) 墙下桩基 图30 横墙下 “探头”桩的布置 桩身材料强度验算按下式进行: (7-66) 式中: :混凝土轴心抗压强度设计值 :钢筋抗压强度设计值 :构件稳定系数 :基桩施工工艺系数 预制桩除了满足上述计算之外,还应考虑存放、运输、起吊和锤击过程中的各种强度验算。 桩在自重作用下产生的弯曲应力与吊点的数量和位置有关。设计吊点位置时应按吊点间的正弯矩和吊点处的负弯矩相等的条件确定,如图31所示。 图31 预制桩的吊点位置和弯矩图 承台的作用是将桩联结成一个整体,并把建筑物的荷载传到桩上,因而承台应有足够的强度和刚度。 (1)外形尺寸及构造要求 承台的平面尺寸一般由上部结构、桩数及布桩形式决定。 通常,墙下桩基做成条形承台,即梁式承台;柱下桩基宜采用板式承台(矩形或三角形)如图32所示。 图32 柱下独立桩基承台配筋示意 (a) 矩形承台; (b) 三桩承台 (2) 承台的内力计算 1)柱下多桩矩形承台 研究表明,柱下独立桩基承台(四桩及三桩承台)在配筋不足的情况下将产生弯曲破坏,其破坏特征呈梁式破坏,破坏时屈服线如图33所示,最大弯矩产生于屈服线处。 根据极限平衡原理,承台正截面弯矩计算如下: 计算截面取在柱边和承台高度变化处(杯口外侧或台阶边缘),按下式计算: 图33 四桩承台弯曲破坏模式 图34 矩形承台 图35 三桩三角形承台 土
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