豎向荷載下的群樁承載力計(jì)算（內(nèi)容豐富）

1、第五章 樁基工程Pile Foundation崔德山中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院Engineering Faculty, CUG(WuHan)樁的承載力確定方法有：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2002）和建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-94）樁的承載力：?jiǎn)螛敦Q向承載力、群樁豎向承載力和樁的水平承載力建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-94）按載荷試驗(yàn)確定Quk=Qum單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值和實(shí)測(cè)平均值按土的物理指標(biāo)Quk=Qsk+Qpk單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值RQsk /rs +Qpk /rp樁側(cè)阻和端阻抗力分項(xiàng)系數(shù)豎向荷載下單樁承載力單樁豎向承載力確定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法小于800mm 非大直徑

2、樁大于800mm 大直徑樁大直徑樁側(cè)阻修正系數(shù)大直徑樁端阻修正系數(shù)大直徑樁擾動(dòng)效應(yīng)單位面積效應(yīng)降低樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值又稱(chēng)尺寸效應(yīng)系數(shù)豎向荷載下單樁承載力單樁豎向承載力確定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法鋼管樁閉口敞口樁端土塞效應(yīng)形成類(lèi)似閉口樁土體大量涌入樁心d1豎向荷載下單樁承載力單樁豎向承載力確定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法混凝土空心樁豎向荷載下單樁承載力單樁豎向承載力確定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法嵌巖樁土體：巖體：飽和抗壓強(qiáng)度粘土巖取天然濕度抗壓強(qiáng)度嵌巖段側(cè)阻與端阻綜合系數(shù)30MPa母巖強(qiáng)度樁基抗拔承載力抗拔樁基承載力驗(yàn)算確定方法試驗(yàn)方法甲級(jí)和乙級(jí)建筑樁基載荷試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)公式法丙級(jí)建筑樁基兩種破壞方式單樁破壞模式群樁破壞模式抗

3、拔樁基承載力驗(yàn)算單樁破壞基樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值516a抗壓樁摩阻力經(jīng)驗(yàn)值抗拔系數(shù)新老規(guī)范一致擴(kuò)底樁有所調(diào)整思路：對(duì)抗壓樁參數(shù)進(jìn)行折減得到抗拉樁抗拔極限承載力抗拔樁基承載力驗(yàn)算整體破壞基樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值群樁數(shù)群樁外圍周長(zhǎng)思路： 首先將群樁看成一個(gè)整體破壞的大樁 然后進(jìn)行所有樁的平均同時(shí)驗(yàn)算抗拔承載力群樁整體破壞模式單樁破壞模式第三節(jié) 豎向荷載下的群樁承載力計(jì)算 Vertical bearing capacity of group piles豎向荷載下的群樁承載力單樁與群樁基本概念基樁(Foundation Pile)樁基礎(chǔ)中的單樁復(fù)合樁基(Composite pile foundatio

4、n)有基樁和承臺(tái)下地基土共同承擔(dān)荷載的樁基礎(chǔ)減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)(Composite foundation with settlement-reducing piles)軟土地基天然地基承載力基本滿(mǎn)足要求的情況下 為減少沉降采用疏布摩擦型樁的復(fù)合樁基變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)(Optimized design of pile foundation stiffness to reduce differential settlement)考慮上部結(jié)構(gòu)形式、荷載和地層分布以及相互作用效應(yīng)，通過(guò)調(diào)整樁徑、樁長(zhǎng)、樁距等改變基礎(chǔ)支承剛度分布，以促使建筑物沉降趨于均勻、承臺(tái)內(nèi)力降低的設(shè)計(jì)方法豎向荷載下的群樁承載力承臺(tái)類(lèi)型條

5、形承臺(tái)對(duì)應(yīng)條形基礎(chǔ)獨(dú)立承臺(tái)對(duì)應(yīng)獨(dú)立基礎(chǔ)筏型承臺(tái)對(duì)應(yīng)筏型基礎(chǔ)箱型承臺(tái)對(duì)應(yīng)箱型基礎(chǔ)豎向荷載下的群樁承載力群樁的工作形狀端承型群樁承臺(tái)底部分擔(dān)荷載小樁側(cè)荷載分擔(dān)小主要荷載由樁端巖土體承擔(dān)群樁承載力單樁承載力樁基的沉降驗(yàn)算也可以簡(jiǎn)化或者省掉嵌巖樁對(duì)沉降無(wú)特殊要求條形基礎(chǔ)下不超過(guò)兩排的樁基簡(jiǎn)單的工業(yè)廠房樁基（樁端為密實(shí)土層）豎向荷載下的群樁承載力群樁的工作形狀摩擦型群樁上部荷載作用效應(yīng)分為：樁端應(yīng)力效應(yīng)樁側(cè)應(yīng)力效應(yīng)承臺(tái)應(yīng)力效應(yīng)疊加壓力值增大影響深度增大群樁承載力不等于 單樁承載力之和群樁效應(yīng)：摩擦群樁才具有的特征受土性、樁距、樁數(shù)、樁的長(zhǎng)徑比、樁長(zhǎng)與承臺(tái)寬度比、成樁方法等多因素的影響而變化群樁效應(yīng)又影響

6、群樁基礎(chǔ)的荷載分配特征及群樁破壞模式豎向荷載下的群樁承載力群樁的工作形狀反力與變形分布特征邊樁和角樁承擔(dān)荷載大中間沉降大兩邊小蝶形沉降 馬鞍形反力分布導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)和自身的附加彎矩、剪力，可能導(dǎo)致開(kāi)裂導(dǎo)致基礎(chǔ)內(nèi)力加大彎矩增加負(fù)面效應(yīng)Pmax/Pmin 剛性基礎(chǔ) 柔性基礎(chǔ) 擠密樁基礎(chǔ) 非擠密樁解決途徑：變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)豎向荷載下的群樁承載力群樁的工作形狀摩擦型群樁破壞模式群樁破壞模式 整體與非整體破壞群樁破壞模式 端阻破壞與側(cè)阻破壞軟弱下臥層沖剪破壞豎向荷載下的群樁承載力承臺(tái)分擔(dān)荷載1 樁距離大小樁側(cè)阻力樁直徑樁中心距當(dāng)rnd時(shí) Wr0實(shí)測(cè)nd610d當(dāng)土體的變形模量小 取小值樁間距越大 樁間土體承

7、擔(dān)的荷載越大 承臺(tái)效應(yīng)越大rd豎向荷載下的群樁承載力承臺(tái)分擔(dān)荷載2 承臺(tái)土抗力隨承臺(tái)寬度與樁長(zhǎng)之比而變化BcL施加荷載/極限荷載承臺(tái)荷載/施加荷載當(dāng)Bc/L1時(shí): 承臺(tái)土抗力形成的壓力泡包圍整個(gè)樁群，導(dǎo)致樁側(cè)阻力、端阻力發(fā)揮值降低，相應(yīng)的承臺(tái)土抗力增大。豎向荷載下的群樁承載力承臺(tái)分擔(dān)荷載3 承臺(tái)土抗力隨承臺(tái)區(qū)位和排列的變化承臺(tái)內(nèi)區(qū)（樁群包絡(luò)線以?xún)?nèi)）土抗力明顯小于外區(qū)單排樁條基承臺(tái)土抗力大于其他排列形式群樁施加荷載/極限荷載承臺(tái)荷載/施加荷載豎向荷載下的群樁承載力考慮群樁效應(yīng)的復(fù)合基樁豎向承載力特征值承臺(tái)效應(yīng)系數(shù)0.5Bc且小于5m深度范圍內(nèi)各土層地基土承載力按厚度加權(quán)平均值0.5Bc且小于5m

8、Ac(AnAps)/n取消了側(cè)阻效應(yīng)和端阻效應(yīng)系數(shù) 簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程對(duì)于端承型樁基 樁數(shù)少于4根摩擦型樁不計(jì)承臺(tái)效應(yīng)對(duì)于液化土 濕陷性土 欠固結(jié)土 新填土 高靈敏軟土 沉樁導(dǎo)致超孔隙水壓力及隆起等不考慮承臺(tái)效應(yīng)豎向荷載下的群樁承載力考慮群樁效應(yīng)的復(fù)合基樁豎向承載力特征值豎向荷載下的群樁承載力考慮群樁效應(yīng)的復(fù)合基樁豎向承載力特征值滿(mǎn)足承載力要求豎向荷載下的群樁承載力群樁基礎(chǔ)整體破壞情況下承載力計(jì)算等代墩基法 群樁基礎(chǔ)整體破壞情況下承載力深寬修正承載力基礎(chǔ)太深可能過(guò)高側(cè)摩阻要根據(jù)土層條件調(diào)整豎向荷載下的群樁承載力群樁基礎(chǔ)整體破壞情況下承載力計(jì)算實(shí)體深基礎(chǔ)法 中心距小于6d的摩擦群樁 樁數(shù)超過(guò)9根(含

9、9根)且多于2排的樁基土體的/4內(nèi)摩擦角進(jìn)行擴(kuò)散K 安全系數(shù)23摩擦角取有效摩擦角豎向荷載下的群樁承載力軟弱下臥層承載力驗(yàn)算等代墩基法應(yīng)力擴(kuò)散軟弱下臥層承載力驗(yàn)算軟弱層頂面附加壓力軟弱層頂面土層重度厚度加權(quán)深度修正后承載力特征值擴(kuò)散角Es1/Es2范圍擴(kuò)大當(dāng)t0.25B0 =0第四節(jié) 豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 Settlement calculation for pile foundation with vertical load豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 樁基沉降計(jì)算的基本要求控制指標(biāo)：沉降量 沉降差 整體傾斜 局部?jī)A斜采用地基規(guī)范中 中低壓縮性土指標(biāo)高聳結(jié)構(gòu)沉降量比地基規(guī)范小50mm遵循了地

10、基規(guī)范的原則豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 樁基沉降計(jì)算與天然地基沉降計(jì)算比較導(dǎo)致樁底面下壓力加大實(shí)體深基礎(chǔ)樁基沉降樁體范圍的變形樁下土體沉降豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 樁中心距不大于6倍樁徑實(shí)體深基礎(chǔ)法等效基礎(chǔ)面積等于承臺(tái)投影面積豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 樁中心距不大于6倍樁徑等效基礎(chǔ)面積等于承臺(tái)投影面積等效作用的附加壓力p0j取承臺(tái)底附加壓力等效作用面以下（等代實(shí)體深基礎(chǔ)底以下）的應(yīng)力分布按Boussinesq解確定附加壓力統(tǒng)一取準(zhǔn)永久值上述公式是角點(diǎn)法公式 矩形基礎(chǔ)中心點(diǎn)沉降可簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)樁基等效系數(shù)承臺(tái)底面附加壓力豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 樁中心距不大于6倍樁徑經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)1.該表有一定改

11、動(dòng)（書(shū)表520）2.對(duì)于后注漿施工工藝成樁的 乘以0.7（砂、礫、卵石）0.8（黏性土、粉土）3.對(duì)于飽和土體中采用一般預(yù)制樁 根據(jù)情況乘以1.31.8相對(duì)94規(guī)范 適用地區(qū)更廣考慮了施工因素 相對(duì)合理豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 樁中心距不大于6倍樁徑等效沉降系數(shù)eC0、C1、C2由下列參數(shù)確定; 距徑比Sa/d 長(zhǎng)徑比l/d 基礎(chǔ)長(zhǎng)寬比Lc/Bc矩形布樁時(shí)短邊樁數(shù)豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 單樁 單排樁 疏樁基礎(chǔ)思路：采用Mindlin解決側(cè)阻與端阻形成的附加壓力采用Boussinesq解決承臺(tái)底反力在樁端下形成的附加反力分別計(jì)算對(duì)沉降計(jì)算范圍內(nèi)所有樁與承臺(tái)的作用形成的附加壓力將附加壓力求和 采

12、用分層總和法計(jì)算沉降計(jì)算點(diǎn)的沉降考慮樁壓縮量豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 單樁 單排樁 疏樁基礎(chǔ)附加壓力影響范圍內(nèi)基樁數(shù)壓縮層范圍內(nèi)土層該式假設(shè)側(cè)阻為三角形分布端阻比例系數(shù)Ip與Is查表得到樁身壓縮量Ip Is采用Mindlin解承臺(tái)底均布?jí)毫oussinesq解豎向荷載下的樁基沉降計(jì)算 單樁 單排樁 疏樁基礎(chǔ)計(jì)算繁瑣 精度有限有限元進(jìn)行地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)共同分析第五節(jié) 樁基設(shè)計(jì)Structure design of pile foundation總步驟 樁基設(shè)計(jì)步驟1、收集設(shè)計(jì)資料2、選擇樁型、樁斷面尺寸、樁長(zhǎng)的選擇3、確定單樁承載力4、確定群樁的樁數(shù)及布樁5、群樁承載力與變形驗(yàn)算6、樁基中

13、各樁受力與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7、承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程中要滿(mǎn)足構(gòu)造要求樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)包括以下幾方面1、選擇樁的類(lèi)型（根據(jù)樁的承載性狀、樁的材料和施工方法）2、確定樁的規(guī)格與單樁豎向承載力3、計(jì)算樁的數(shù)量進(jìn)行平面布置4、樁基礎(chǔ)驗(yàn)算（承載力、沉降）5、樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（作用、種類(lèi)、材料與施工、尺寸、內(nèi)力計(jì)算）兩種設(shè)計(jì)狀態(tài) 一. 樁基礎(chǔ)的兩種極限狀態(tài)（一）樁基承載力極限狀態(tài)1、超過(guò)最大承載力2、產(chǎn)生不適于繼續(xù)承載的變形3、樁基發(fā)生整體失穩(wěn)（二）樁基正常使用極限狀態(tài)變形、耐久性樁基的設(shè)計(jì)等級(jí)：甲、乙、丙資料準(zhǔn)備 二.資料準(zhǔn)備巖土工程勘察資料 巖土體物理力學(xué)參數(shù) 及原位測(cè)試資料 不良地質(zhì)作用 地下水 巖土體液化評(píng)價(jià) 特殊土地

14、基評(píng)價(jià)2. 環(huán)境條件：場(chǎng)地現(xiàn)狀 周?chē)ㄖ?周?chē)ㄖ痘?jīng)驗(yàn) 環(huán)境要求等3. 建筑物有關(guān)資料 安全等級(jí) 平面布置 結(jié)構(gòu)類(lèi)型 荷載 使用及要求4.施工條件樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求灌注樁樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求灌注樁有所提高樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求灌注樁混凝土強(qiáng)度予以提高：滿(mǎn)足鋼筋混凝土規(guī)范要求保護(hù)層厚度按二a環(huán)境類(lèi)別確定樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求灌注樁受壓柱最小配筋0.6%鋼混專(zhuān)門(mén)抗拔樁通長(zhǎng)配筋摩擦樁至少配樁長(zhǎng)1/3l加勁箍提高鋼籠剛度 小于600mm樁 布于籠外樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求擴(kuò)底灌注樁樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求擴(kuò)底灌注樁樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求樁基

15、構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求預(yù)制樁樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求預(yù)制樁要求提高樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求預(yù)制樁樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求承臺(tái)構(gòu)造要求樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求承臺(tái)構(gòu)造要求樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求承臺(tái)構(gòu)造要求樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求承臺(tái)構(gòu)造要求樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求承臺(tái)構(gòu)造要求樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求承臺(tái)構(gòu)造要求樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求承臺(tái)構(gòu)造要求樁基構(gòu)造要求 三.樁基構(gòu)造要求承臺(tái)構(gòu)造要求樁基構(gòu)造要求 四.樁基形式的選擇及樁的布置上部結(jié)構(gòu)：形式 荷載 變形敏感性 及一些特殊要求地質(zhì)條件：地層空間展布及其性質(zhì) 地下水 環(huán)境條件：施工環(huán)境污染容忍度 地下管道 周?chē)ㄖ仁┕l件及施工能力樁基形式筏型及箱型承臺(tái)能有限提高基礎(chǔ)及建筑物整體性筏型承臺(tái)可以提供連續(xù)的地下空間樁基構(gòu)造要求 四.樁基形式的選擇及樁的布置12d樁端下硬層：3d0.2d且0.2m0.4d且0.5m樁基構(gòu)造要求 四.樁基形式的選擇及樁的布置樁基構(gòu)造要求 四.樁基形式的選擇及樁的布置100mm約50mm約20mm箱型承臺(tái)外框內(nèi)筒主裙一體主體156m裙房4層地下室3層蝶形沉降樁基構(gòu)造要求 四.樁基形式的選擇及樁的布置武漢一大廈樁反力分布：馬鞍形分布22層框剪結(jié)構(gòu) 樁箱基礎(chǔ) 持力層砂層問(wèn)題：是在邊緣增加樁 VS 在邊緣減少樁樁基構(gòu)造要求 四.樁基形式的選擇及