樁基礎(chǔ)樁基水平承載力培訓(xùn)講義PPT

1、基礎(chǔ)工程樁基礎(chǔ)2 樁的水平承載力，是指樁在與樁軸線垂直方向受力時(shí)的承載力。樁在橫向力（包括彎矩）作用下的工作情況較軸向受力時(shí)要復(fù)雜些，但仍然是從保證樁身材料和地基強(qiáng)度與穩(wěn)定性以及樁頂水平位移滿足使用要求來分析和確定樁的水平承載力。4.6 樁基水平承載力 水平荷載(力和彎矩）作用下，樁身產(chǎn)生橫向位移或撓曲變形，并擠壓樁側(cè)土體，同時(shí)樁側(cè)土反作用于樁，產(chǎn)生側(cè)向土抗力，樁土共同作用破壞模式剛性樁(ah2.5)：樁身剛體轉(zhuǎn)動(dòng)破壞，承載力主要由樁的水平位移和傾斜控制柔性樁(ah2.5)：樁身發(fā)生擾曲變形，破壞時(shí)樁身某點(diǎn)彎矩超過截面抵抗矩或土體屈服失穩(wěn)，承載力由樁身水平位移及最大彎矩值控制 單樁水平靜載荷試

2、驗(yàn)試驗(yàn)裝置： 加荷系統(tǒng)：千斤頂、試樁位移觀測：百分表圖4.20 單樁水平靜載荷試驗(yàn)4.6.1單樁水平靜載荷試驗(yàn)每級荷載大小 約為預(yù)估水平極限承載力的（1/10-1/15）。讀數(shù)方法 每級加荷后恒載4min測讀樁頂水平位移，然后卸載至零，停2min測讀殘余水平位移，如此循環(huán)5次，再施加下一級荷載。終止加載條件 樁身折斷 樁頂水平位移超過3040mm 樁側(cè)地表出現(xiàn)明顯裂縫或隆起。試驗(yàn)方法 單樁水平靜載荷試驗(yàn)水平極限承載力的確定兩特征點(diǎn)對應(yīng)的荷載稱為臨界荷載Hcr和極限荷載Hu圖4.21 單樁H0 x0/H0曲線圖4.22 單樁H0g曲線7（1）設(shè)計(jì)等級為甲級、乙級的建筑樁基，應(yīng)通過單樁水平靜載試驗(yàn)

3、確定單樁水平承載力特征值Rha。 （2）對于鋼筋混凝土預(yù)制樁、鋼樁、樁身正截面配筋率不小于0.65%的灌注樁，可取地面處水平位移為10mm（對于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm所對應(yīng)的荷載的75%為單樁水平承載力特征值Rha 。（3）對于配筋率小于0.65%的灌注樁，可取單樁水平靜載試驗(yàn)的臨界荷載的75%為單樁水平承載力特 征值Rha 。 4.6.2 單樁水平承載力特征值的確定8（4）驗(yàn)算永久荷載控制的樁基水平承載力時(shí)，應(yīng)將按上述方法確定的單樁水平承載力特征值乘以調(diào)整系數(shù)0.8；而當(dāng)驗(yàn)算地震作用樁基水平承載力時(shí)，上述值提高25%。 （5）當(dāng)缺少水平靜載荷試驗(yàn)資料時(shí)，可按（4-43）估算樁身

4、配筋率小于0.65%的灌注樁單樁水平承載力特征值。（6）當(dāng)水平承載由位移控制，且缺少水平靜載荷試驗(yàn)資料時(shí)，可按（4-44）估算預(yù)制樁、鋼樁、樁身配筋率大于0.65%的灌注樁單樁水平承載力特征值。 94.6.3 單樁水平受荷理論分析 現(xiàn)在較普遍采用的是將樁視為彈性地基上的梁。這是因?yàn)樵跇俄斒艿捷S向力、橫軸向力和彎矩作用時(shí)，如果略去軸向力的影響，樁就可以看作一個(gè)設(shè)置在彈性地基中的豎梁。 以文克爾假定為基礎(chǔ)的彈性地基梁解法從土力學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為是不嚴(yán)密的，但由于其概念明確，方法較簡單，所得的結(jié)果一般較安全，故國內(nèi)外使用得較為普遍，我國鐵路、水利、公路在樁的設(shè)計(jì)中常用“m”法以及“K”法、“C值”法、“常

5、數(shù)”法等都屬于此種方法。 101土的彈性抗力 樁基礎(chǔ)在荷載（包括軸向荷載、橫軸向荷載和力矩）作用下產(chǎn)生位移（包括豎向位移、水平位移和轉(zhuǎn)角），樁的豎向位移引起樁側(cè)土的摩阻力和樁底土的抵抗力。樁身的水平位移及轉(zhuǎn)角使樁擠壓樁側(cè)土體，樁側(cè)土必然對樁產(chǎn)生一橫向土抗力pzx，它起抵抗外力和穩(wěn)定樁基礎(chǔ)的作用，土的這種作用力稱為土的彈性抗力。11假定土的橫向土抗力符合文克爾假定，即 式中：pzx橫向土抗力（kN/m2）；C地基系數(shù)（kN/m3）xz深度Z處樁的橫向位移（m）。 pzx即指深度為 Z 處的橫向（X軸向）土抗力，其大小取決于土體性質(zhì)、樁身剛度、樁的入土深度、樁的截面形狀、樁距及荷載等因素。122地

6、基系數(shù) 基本概念：地基系數(shù)C表示單位面積土在彈性限度內(nèi)產(chǎn)生單位變形時(shí)所需要的力。它的大小與地基土的類別、物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。如能測得xz并知道C 值，pzx值即可解得。 地基系數(shù)C值是通過對試樁在不同類別土質(zhì)及不同深度進(jìn)行實(shí)測xz及pzx后反算得到。 (a)常數(shù)法；(b)k法；(c)m法；(d) c法 C值隨深度的分布規(guī)律：地基系數(shù)C值不僅與土的類別及其性質(zhì)有關(guān)，而且也隨深度而變化。由于實(shí)測的客觀條件和分析方法不盡相同等原因，所采用的C值隨深度的分布規(guī)律也各有不同。常用的幾種地基系數(shù)分布規(guī)律如下所示 。14 上述四種方法各自假定的地基系數(shù)隨深度分布規(guī)律不同，其計(jì)算結(jié)果有所差異。本節(jié)介紹目前應(yīng)用較

7、廣的“m”法。 m 地基土橫向抗力系數(shù)的比例系數(shù)(MN/m4) m受樁材和剛度、土類及其性質(zhì)、荷載作用方式、荷載水平、樁身水平位移等因素影響，對多層地基可取當(dāng)量m值計(jì)算，取層厚2(d+1)m；如無試驗(yàn)資料，m值可參照規(guī)范表格15（3） 樁的計(jì)算寬度 樁在水平外力作用下，除了樁身寬度范圍內(nèi)樁側(cè)土受擠壓外，在樁身寬度以外的一定范圍內(nèi)的土體都受到一定程度的影響（空間受力），且對不同截面形狀的樁，土受到的影響范圍大小也不同。 為了將空間受力簡化為平面受力，并綜合考慮樁的截面形狀及多排樁樁間的相互遮蔽作用，將樁的設(shè)計(jì)寬度（直徑）換算成相當(dāng)實(shí)際工作條件下，矩形截面樁的寬度b1，b1稱為樁的計(jì)算寬度。16（

8、1）確定樁頂荷載N0k、H0k、M0k 單樁的樁頂荷載可分別按下列各式確定： （4） 單樁的內(nèi)力計(jì)算 (2) 樁的撓曲微分方程 單樁在H0k、M0k和地基水平抗力作用下產(chǎn)生撓曲: 在上列方程中，如采用不同的C圖式求解，就得到不同的計(jì)算方法。m法假定C=mz,代入上式得到： a為樁的水平變形系數(shù)，量綱為L-1撓度x與轉(zhuǎn)角、彎矩M和剪力V的微分關(guān)系，利用冪級數(shù)積分后可得到微分方程式的解答: 1819(3)樁身最大彎矩及其位置設(shè)計(jì)承受水平荷載的單樁時(shí)，為了計(jì)算截面配筋，設(shè)計(jì)者最關(guān)心樁身的最大彎矩值和最大彎矩截面的位置:由系數(shù)CD從表查得相應(yīng)的換算深度，則樁身最大彎矩的深度Zmax為： 20 由 從表4-11查得相應(yīng)的系數(shù)C