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第九章桩基抗震设计 第一节桩基的震害 一、桩基的典型震害 根据地震宏观调查，桩基的抗震效果及震害程度与建筑物的结构类型、基础埋深、士 性及其分布以及作用于桩基上的荷载性质等密切相关。以水平荷载和水平地震作用为主的 高承台桩基，震害程度比较严重;以坚向荷载为主的一般建筑的低承台桩基，不仅桩自身 的震害很小，对上部建筑也具有较好的抗震效果。 桩基的震害资料与建筑物的上部结构相比相对较少，这主要是由于桩基的震害破坏难 以直观地表现出来，往往是根据上部结构的破坏特征间接地反映或推测，这些震害特征有 时难以从理论上得到确切的验证。近 20 多年来，我国采用震后桩基开挖和地下监测技术 (如孔内照相、测斜技术、动力测桩等)等手段，使桩基的震害资料逐渐得到丰富。桩基 的震害可分为 1.非液化土中的桩基震害 (1)桩顶部震害 如果桩周是刚度相对比较均匀的土层，桩的震害多在桩头、桩与承台的连接处为多， 破坏形式多以上部结构惯性力造成的弯曲裂缝、剪坏、压坏、拔脱为主。 (2) 阿IJ 度相差大的土中的桩的软硬界面处的破坏 如果桩周是分层土且相邻土层的刚度相差较大， oolJ 软硬土层界面处弯矩与剪力均很 大，可导致桩身产生弯、剪破坏，而一般汁算水平荷载F桩身弯距的 m 法或常数法却不 能反映这种情况，这类方法往往是采用分层土的平均土性指标进行计算的。 此外.当桩顶嵌固时，桩头及桩-承台连接部位仍是危险部位。 (3) 软士中的桩基震陷 如桩身埋在厚层软土中，地震时软土因触变摩阻力下降，使桩基产生刺人式震陷，如 1985 年墨西哥城地震时一座 16 层高的大厦下的桩基产生34m 的震陷。该工程桩打入软 土层中『该软土为火山灰沉积，不仅厚度大，压缩性与含水量也很高，其震陷原因为桩基 摩阻力下降及上部倾覆力矩增加。 在我国 1976 年唐山地震时天津市的桩基也曾产生数毫米至 lcm 左右的震陷，这是因 为天津市的软土性质比墨西哥城的软土好，厚度亦只几米，故震陷量不大。 (4 )平时受较大水平静荷载的桩 如挡土墙下的桩或士坡上的桩.困地震时土压力增大而承受到较大的侧压力而产生破 编写人z 徐建(中国机随工业集团公司} 白玲(机榄工业第六世汁研究院) 312 第九幸 桩基抗在设计 坏。桩基附近若有较大地面荷载.地震时土侧向挤压桩身而破坏。 2. 掖化土中的桩基震害 (1)液化而无侧向扩展情况 1)建筑周围喷水冒砂.土面下沉使桩承台与土脱空。 液化层界面与桩顶处常有弯剪裂缝，桩基无水平位移，但在荷载或土不均匀时可产生 不均匀沉降，在土及荷载都比较均匀时则产生均匀沉降.因液化土的减震作用.上部结构 一般破坏较轻。 2) 桩长不足.悬在液化土中造成桩基下沉或是由于桩伸入非液化下卧层的长度不足. 桩基失效。 3) 液化地基上的地面荷载在土液化时其地基失稳，挤推附近的桩，使桩折断。 (2) 有侧向扩展的液化土中桩基震害 在此情况F桩基承受的地震作用除与无侧向扩展情况类似外.还要承受漉化土与非液 化土覆土层滑移时的巨大推力，从而产生水平永久位移与不均匀沉降;桩头与液化层界面 处因弯、剪作用很强而形成塑性饺或折裂。高大建筑下的桩基因建筑童心水平位移而产生 较大的附加弯矩，使一侧的桩受拉，从而出现塑性佼。 二、桩基的震害经验 (})桩基本身即使在地震中受到损伤、折断或剪错位.造成的后果是建筑物的沉降、 开裂、倾斜、水平位移等句但造成房屋倒塌者极少，有的房屋可以在震后继续使用若 干年。 (2) 目前常用的桩顶-承台连接方式不能视作完全固接，桩顶弯矩仍然很大，因此抗 震计算中桩顶的抗拉、弯、剪的能力应得到保证。 (3) 由于桩顶部位受力大.为使承台旁填土能分担部分水平力与限制基础的转动，承 3 台旁回填土的干重度应达到 16kN/m 以上，必要时应以级配砂石或灰土代替不合格的过 j 显黠性土回填。 (4) 常用的水平荷载下桩身内力分析的常数法或 m 法用于求算均质土或刚度相差不 多的多层土中的桩基误差不大，也被多数国家的抗震设计规泣所采用。但这种方法需将多 层土的侧向刚度折换成平均刚度，