桩基基础的设计.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4桩基础计算 4.1群桩的承载力 4.2桩基承载力验算 4.3桩基沉降计算 4.4承台的设计计算 4.5桩身结构设计 4.6桩基础的设计 4.1群桩的承载力 群桩效应： 由于承台、桩、土之间相互影响和共同作用，群桩的工作性状趋于复杂，桩群中任一根桩（即基桩）工作性状都不同于孤立的单桩，群桩承载力将不等于各单桩承载力之和，群桩沉降也明显地超过单桩，这种现象就是群桩效应。 群桩效率系数： 沉降比： h越小，z越大，群桩效应越强，群桩承载力越低，沉降越大 端承桩 荷载基本上通过桩身直接传递到桩端土层上，而桩端处承压面很小，各桩端的压力彼此互不影响 群桩中的基桩的工作性状与单桩基本一致 岩石 土 群桩基础的承载力等于各桩的承载力之和 群桩基础的沉降量等于单桩的沉降量 群桩效应 摩擦桩 当桩数少，桩距S≥6d时，应力不叠加，等于单桩基础 当桩数多，桩距S＜6d时，各桩的扩散应力有叠加 常规桩径：(3~4)d S α 群桩效应 群桩承载力小于各单桩承载力之和 群桩沉降量大于各单桩沉降量 承台 在荷载的作用下，由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基称为复合桩基。此时承台有着浅基础的作用，研究表明，承台底土反力通常分担荷载的比例为10%～30% 发挥承台底土反力的条件： 桩顶荷载大，桩端持力层可压缩，承台底面下土质好，桩身细而短，布桩少而疏。 不考虑承台的荷载分担效应： 承台经常性出现动力作用 承台下存在可能产生负摩擦力的土层 在饱和软土中打入密集桩群，引起超孔隙水压力和土体隆起，随着时间推移，桩间土逐渐固结下沉而与承台脱开 群桩效应的影响因素 桩距、桩数及桩的排列 桩距增大时，?提高， z减小 桩距相同时，桩数越多，?越低， z增大 桩距增大至一定值后，?增加不显著,，z总大于1 群桩效应弱： 群桩承载力≈单桩承载力之和 基桩承载力≈单桩承载力 群桩效应强： 群桩承载力≠单桩承载力之和 基桩承载力≠单桩承载力 群桩承载力的确定——基桩的承载力 单桩竖向极限承载力：Quk 单桩竖向承载力特征值：Ra=Quk/2 基桩竖向承载力特征值：R 不考虑承台效应： R=Ra——端承桩，数量4根的摩擦桩 考虑承台效应： 不考虑地震作用： 考虑地震作用： 4.2桩基承载力验算 4.2.1桩基中各单桩的竖向承载力验算 轴心荷载： 偏心荷载： 当Nkmin0时，需验算抗拔承载力 4.2.2桩基软弱下卧层承载力验算 验算原则： 扩散到软卧层顶面的附加应力与软卧层顶面土自重应力之和应小于软卧层的承载力特征值（深度修正） 当s≤6d时: 4.3桩基沉降计算 4.3.1桩基沉降的原因 单桩沉降： 桩身弹性压缩引起的桩顶沉降——桩身压缩变形 桩端下土体压缩而产生的桩端沉降——桩端土压缩变形 桩端下土体塑性滑动产生的桩端沉降——桩尖刺入变形 群桩沉降： 桩身弹性压缩变形 桩间土及桩端下土的压缩变形 桩端刺入变形 4.3.2桩基沉降计算方法 桩基规范推荐方法，等效作用分层总和法 按实体深基础布辛奈斯克（Boussinesq）解的分层总和法计算沉降，再乘以等效沉降系数的等效作用分层总和法 适用条件： 桩间距不大于6倍桩径的群桩基础 计算步骤： 1将桩基础视为实体深基础 基础埋深——桩端；基础尺寸——取承台底面积；基底p0——取承台底面p0 2按浅基础沉降计算方法计算沉降s=ys’ 3引入桩基等效沉降系数ye 沉降计算公式 s’——采用Boussinesq解，按实体深基础分层总和法计算出的桩基沉降量 C0、C1、C2——根据群桩距径比sa/d、长径比l/d及基础长宽比Lc/Bc确定的参数 nb——矩形布桩时的短边布桩数 4.4承台的设计计算 4.4.1承台的构造要求 1形状：方形、矩型、三角形、多边形、圆形 2最小宽度 ：500 mm 3最小厚度 ：300mm 4桩外缘距离承台边≥150 mm，边桩中心距离承台边≥ d 5主筋除应满足设计要求外，尚应符合《混凝土规范》关于最小配筋率的规定 6桩嵌入承台长度，大直径桩≥ 100 mm,中等直径桩≥ 50 mm,钢筋锚入承台30d 7有垫层，纵向钢筋保护层≥ 50mm，无垫层， ≥ 70mm ? 1.0d ?15cm 10 cm 4.4.2承台计算 抗弯计算 冲切计算 剪切计算 局部受压承载力计算 承台抗震计算 抗弯计算 柱下多桩矩形承台，在配筋不足情况下产生的弯曲破坏的特征为梁式破坏 挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现 承台在两个方向交替呈梁式承担荷载 最大弯矩产生在与柱边平行两个方向的屈服线上 抗弯计算 Mx、My分别为绕x轴和绕y轴方向计算截面处的弯矩设计值 xi、yi分别为垂直y