樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

伴隨建筑物越來越高大，所碰到地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，尤其是考慮樁間土負(fù)擔(dān)一部分荷載后，沉降已成為一個(gè)控制條件，使得樁基沉降計(jì)算成為樁基設(shè)計(jì)一個(gè)主要內(nèi)容。4.4樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第1頁

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級建筑物樁基。體型復(fù)雜或樁端以下存在軟弱土層設(shè)計(jì)等級為乙級建筑物樁基。對沉降有嚴(yán)格要求建筑物樁基。摩擦型樁基。樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算范圍需要進(jìn)行沉降計(jì)算：樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第2頁

嵌巖樁、設(shè)計(jì)等級丙級建筑物樁基，對沉降無特殊要求條形基礎(chǔ)下不超出兩排樁樁基。吊車工作制級別A5級A5以下單層工業(yè)廠房樁基（樁端下為密實(shí)土層）。不需要沉降計(jì)算情況：樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第3頁變形特征值樁基變形可用以下指標(biāo)表示：沉降量、沉降差、傾斜。計(jì)算樁基礎(chǔ)變形時(shí)，變形指標(biāo)可按下述要求選?。簩τ谄鲶w承重結(jié)構(gòu)應(yīng)由局部傾斜控制；對于框架結(jié)構(gòu)應(yīng)由相鄰柱基沉降差控制；對于多層或高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)應(yīng)由傾斜值控制。樁基變形允許值同淺基礎(chǔ)要求。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第4頁變形特征允許值砌體承重結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)局部傾斜0.002工業(yè)與民用建筑相鄰柱基沉降差（1）框架結(jié)構(gòu)（2）磚石墻填充邊排柱（3）當(dāng)基礎(chǔ)不均勻沉降是不產(chǎn)生附加應(yīng)力結(jié)構(gòu)0.002l00.007l00.005l0單層排架結(jié)構(gòu)（柱距為6m）柱基沉降量（mm）120樁基變形允許值樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第5頁4.4.1單樁沉降計(jì)算在豎向荷載作用下單樁沉降由三部分組成：（1）樁身彈性壓縮引發(fā)樁頂沉降；（2）樁側(cè)阻力引發(fā)樁周土中附加應(yīng)力以壓力擴(kuò)散角，致使樁端下土體壓縮而產(chǎn)生樁端沉降；（3）樁端荷載引發(fā)樁端下土體壓縮所產(chǎn)生樁端沉降。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第6頁

當(dāng)前單樁沉降計(jì)算方法主要有下述幾個(gè)：（1）荷載傳遞分析法；（2）彈性理論法（3）剪切變形傳遞法：（4）有限單元分析法（5）其它簡化方法。這些計(jì)算方法詳盡介紹參見相關(guān)書籍。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第7頁4.5樁負(fù)摩問題負(fù)摩阻正摩阻樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第8頁(1)樁周附近地面大面積堆載(2)大面積降低地下水位(3)欠固結(jié)土,新填土(4)濕陷性黃土遇水濕陷(5)砂土液化、凍土融解負(fù)摩阻4.5.1負(fù)摩擦產(chǎn)生條件引發(fā)樁側(cè)負(fù)摩阻力條件是，樁側(cè)土體下沉必須大于樁下沉。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第9頁負(fù)摩擦力確實(shí)定：負(fù)摩阻力成為荷載一部分對于下部為巖石端承樁,可能全樁為負(fù)阻力,對于普通樁,因?yàn)闃锻炼加凶冃?視二者相對位移量和方向4.5.2負(fù)摩擦力計(jì)算樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第10頁QnNl=Q+(Qn-Qs)Qn-QsQsO1—中性點(diǎn)Qn—下拉荷載單樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力時(shí)荷載傳遞樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第11頁（1）中性點(diǎn)位置影響原因：與樁周土性質(zhì)和外界條件(堆載、降水、浸水等）改變相關(guān)。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第12頁（2）負(fù)摩阻力強(qiáng)度（3）下拉荷載計(jì)算樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第13頁2.群樁負(fù)摩阻力計(jì)算群樁中任一基樁下拉荷載樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第14頁4.5.3處理方法：1）經(jīng)過計(jì)算預(yù)估下沉沉降量。2）在預(yù)制樁表面涂一層薄層瀝青3）灌注樁在樁土之間加一層土漿，降低摩擦力。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第15頁4.6樁水平承載力樁基受水平荷載：風(fēng)荷載地震作用、機(jī)械制動(dòng)力、土壓力、水壓力、波浪、撞擊等。樁型：斜樁、豎直樁。當(dāng)水平荷載與豎向荷載協(xié)力與豎直線夾角不超出5度時(shí)，豎直樁水平承載力能夠滿足要求。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第16頁4.6.1水平荷載下樁工作性狀樁在水平荷載下承載能力極限狀態(tài)：（1）樁身在水平荷載下破壞。（2）樁頂水平位移超出建筑物允許變形值。H0H0(a)(b)樁水平受荷示意樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第17頁影響樁基水平承載力原因：樁斷面尺寸、剛度、材料強(qiáng)度、入土深度、間距、樁頂嵌固程度、土質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)水平位移允許值。剛性樁：樁水平承載力主要由樁水平位移和傾斜控制。（圖（a））水平變形系數(shù)，其單位是1/m。樁剛度與換算深度影響稱為剛性樁。H0H0(a)(b)樁水平受荷示意樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第18頁柔性樁：樁身在某處產(chǎn)生較大彎矩，可能出現(xiàn)屈服。樁水平承載力主要由樁水平位移和樁材料強(qiáng)度控制。半剛性樁、柔性樁統(tǒng)稱為柔性樁（圖（b））

稱為半剛性樁。稱為柔性樁。H0H0(a)(b)樁水平受荷示意樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第19頁單樁水平承載力確實(shí)定方法有：理論分析、靜載試驗(yàn)。H0H0(a)(b)樁水平受荷示意樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第20頁4.6.2水平受荷彈性樁計(jì)算1.基本假定線彈性地基反力分析法：σx=KxxKx—地基水平抗力系數(shù)，依據(jù)Kx

假定不一樣，可分為以下四種方法:H0樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第21頁H0xt圖4-23地基水平抗力系數(shù)分布圖式Kx=kh（a）常數(shù)法Kx=kt（b）”k”法Kx=mz（c）”m”法Kx=cz0.5（d）”c值”法樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第22頁①常數(shù)法：常數(shù)法假定地基系數(shù)Kx沿深度為均勻分布，不隨深度而改變，即Kx＝Kh，(kN／m3)為常數(shù)。H0xtKx=kh（a）常數(shù)法樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第23頁②“K”法：假定在樁身撓曲曲線第一撓曲零點(diǎn)所表示深度處以上地基系數(shù)Kh隨深度增加呈凹形拋物線改變；該點(diǎn)以下，地基系數(shù)Kh不再隨深度改變而為常數(shù)Kh＝K

。Kx=kt（b）”k”法H0xt樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第24頁③“m”法：假定地基系數(shù)Kx隨深度成正百分比地增加．當(dāng)前我國應(yīng)用較多，Kx=mz。H0xtKx=mz（c）”m”法樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第25頁④“c值”法：假定地基系數(shù)Kh伴隨深度成拋物線規(guī)律增加，即Kh=cz1/2，c為常數(shù)，隨土類不一樣而異。在我國多用于公路交通部門。H0xtKx=cz0.5（d）”c值”法樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第26頁2.計(jì)算參數(shù)（1）樁截面計(jì)算寬度b0為：Kf—樁形狀系數(shù)，圓形樁Kf=0.9，方形樁Kf=1.0；d—樁直徑，方形截面時(shí)為樁邊長。水平荷載下樁內(nèi)力及位移理論分析—m法樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第27頁（2）鋼筋混凝土樁抗彎剛度EI=0.85EcI0（3）抗力系數(shù)Kh=mz中m值，宜采取試驗(yàn)值，無試驗(yàn)資料時(shí)，參考表4-6。樁側(cè)為多層土?xí)r，按hm=2(d+1)范圍內(nèi)m值得加權(quán)平均值。比如：兩層土?xí)r：樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第28頁地基土水平抗力系數(shù)百分比常數(shù)m表4-6樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第29頁3.單樁計(jì)算（1）確定樁頂荷載：N0H0M0xz承臺(tái)底面樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第30頁N0H0M0xz承臺(tái)底面N0影響很小可忽略不計(jì)，P（Z）=kxxb0

=mzxb0。上式變?yōu)椋海?）樁撓曲微分方程樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第31頁采取冪級數(shù)對上式進(jìn)行求解，得出樁身z處內(nèi)力與位移：樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第32頁樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第33頁樁頂水平位移樁無量綱深度不一樣，樁端約束條件不一樣，其水平荷載下樁工作性狀也不一樣。下表給出了對應(yīng)位移系數(shù)Ax、Bx值，利用基本表示式即可求出樁頂位移，或樁頂允許水平荷載。αh樁端置于土中樁端嵌固在基巖中AxBxAxBx2.43.5262.3272.2401.5862.63.1632.0482.3301.5962.82.9051.8692.3711.5933.02.7271.7582.3851.5863.52.5021.6412.3891.584≥4.02.4411.6212.4011.600各類樁樁頂水平位移系數(shù)樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第34頁（3）樁身最大彎矩及位置依據(jù)最大彎矩截面剪力為零條件得到。計(jì)算步驟以下：1、計(jì)算CⅠ=αM/H0，查表4-7確定相關(guān)參數(shù)：表4-7時(shí)按l≥4.0/α編制，當(dāng)l＜4.0/α?xí)r，可查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第35頁CICII0.0∞1.000.55.5391.0571.00.8241.7281.8-0.665-0.534.0-0.045-0.011確定樁身最大彎矩截面系數(shù)CⅠ及最大彎矩系數(shù)CⅡ

表4-7普通當(dāng)樁入土深度到達(dá)4.0/α?xí)r，樁身內(nèi)力及位移幾乎為零，在此深度以下，樁身只需按結(jié)構(gòu)配筋或不配筋。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第36頁4.6.3單樁水平靜載試驗(yàn)1試驗(yàn)裝置圖8.16單樁水平靜載試驗(yàn)裝置樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第37頁慢速連續(xù)加載法模擬橋臺(tái)、擋墻等長久靜止水平荷載連續(xù)荷載試驗(yàn)，類似于垂直靜載試驗(yàn)慢速法。單向單循環(huán)恒速水平加載法2試驗(yàn)加載方法

單向多循環(huán)加載法模擬風(fēng)浪、地震力、制動(dòng)力、波浪沖擊力及機(jī)器擾力等循環(huán)性動(dòng)力水平荷載。Ht樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第38頁3.終止加載條件（1）樁身折斷。（2）樁頂水平位移超出30--40mm（軟土取40mm）。（3）樁側(cè)地面出現(xiàn)顯著裂縫或隆起。（4）所加水平荷載已超出按下述方法確定極限荷載。樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第39頁4.試驗(yàn)資料整理依據(jù)試驗(yàn)可繪制出以下四種曲線圖4-26水平靜載試驗(yàn)H0-t-x0曲線5.確定水平臨界荷載Hcr和極限荷載Hu樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第40頁

水平靜載試驗(yàn)H0-x0曲線

水平靜載試驗(yàn)H0-Δx0/ΔH0曲線樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第41頁

水平靜載試驗(yàn)H0-σg曲線樁基沉降負(fù)摩阻力水平承載力第42頁4.4.6單樁水平承載力特征值（1）應(yīng)經(jīng)過荷載試驗(yàn)確定，必要時(shí)采取帶承臺(tái)樁荷載試驗(yàn)。宜采取慢速維持荷載法。（2）混凝土預(yù)制樁、鋼樁、樁身配筋率大于0.65%灌注樁，可取x0=10mm(對于水平變位敏感建筑物取x0=6mm）所對應(yīng)荷載作為單樁水平承載力特征值。（3）對于樁身配筋率小于0.65%灌注樁，可取臨界荷載H