樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算（PPT59頁(yè)）

1、第四章 樁基礎(chǔ)的 設(shè)計(jì)計(jì)算第一節(jié) 單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算 一、基本概念（一）土的彈性抗力及其分布規(guī)律樁基礎(chǔ)在荷載（包括軸向荷載、橫軸向荷載和力矩）作用下要產(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(duì)樁產(chǎn)生一橫向土抗力，它起抵抗外力和穩(wěn)定樁基礎(chǔ)作用，土的這種作用力稱(chēng)為土的彈性抗力。土的彈性抗力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。將樁作為彈性地基上的梁，按文克爾假定來(lái)解樁在橫向荷載作用下樁身內(nèi)力與位移計(jì)算，簡(jiǎn)稱(chēng)彈性地基梁法。文克爾假定：梁身任一點(diǎn)的土抗力和該點(diǎn)的

2、位移成正比假定土的橫向土抗力符合文克爾假定，則可表示為：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)所需加的力。其大小與地基土的類(lèi)別、物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，還隨著深度而變化。C值的不同相應(yīng)產(chǎn)生幾種基樁內(nèi)力和位移計(jì)算的方法。1、“m”法：假定地基系數(shù)C隨深度成比例增長(zhǎng)，即C= mZ，m稱(chēng)為地基比例系數(shù)（KN/m4）。2、 “k”法：假定地基系數(shù)C隨深度呈折線變化。3、 “c值”法：假定地基系數(shù)C隨深度成拋物線規(guī)律增加，即C= c Z0.5 。4、“C”法：假定地基系數(shù)C沿深度為均勻分布，不隨深度變化預(yù)審 。（二）單樁、單排樁與多排樁 單樁、單排樁是指在與水平外力H作用面相垂直的平面上，由單根或

3、多根樁組成的單根（排）樁的樁基礎(chǔ)。對(duì)單樁，上部荷載全部由其承擔(dān)。對(duì)于單排樁，當(dāng)N在承臺(tái)橫橋向無(wú)偏心時(shí)，則可以假定它是平均分布在各樁上的，即多排樁，指在水平外力作用平面內(nèi)有一根以上的樁的樁基樁。其計(jì)算各樁頂作用力須應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法另行計(jì)算。 （三）樁的計(jì)算寬度 為了將空間受力簡(jiǎn)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(chēng)為樁的計(jì)算寬度。表示為： （四）剛性樁與彈性樁 按照樁與土的相對(duì)剛度，將樁分為剛性樁和彈性樁。當(dāng)樁的入土深度h2.5/時(shí)，這時(shí)樁的相對(duì)剛度小，必須考慮樁的實(shí)際剛度，按彈性樁來(lái)計(jì)算其中=

4、 稱(chēng)為樁的變形系數(shù)。當(dāng)樁的入土深度h2.5/時(shí)，則樁的相對(duì)剛度較大，屬剛性樁。 二、“m”法彈性單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算 基本假定：認(rèn)為樁側(cè)土為文克爾離散線性彈簧，不考慮樁土之間的粘著力和摩阻力，樁作為彈性構(gòu)件考慮，當(dāng)樁受到水平外力作用后，樁土協(xié)調(diào)變形，任一深度Z處所產(chǎn)生的樁側(cè)土水平抗力與該點(diǎn)水平位移xz成正比，即zx=Cxz，且地基系數(shù)C隨深度成正比增長(zhǎng)C=mz。 四、m“法彈性多排樁基樁內(nèi)力與位移計(jì)算第三節(jié) 群樁基礎(chǔ)的豎向分析及其驗(yàn)算 一、群樁基礎(chǔ)的工作性狀及其特點(diǎn) 1.柱樁群樁基礎(chǔ) 2.摩擦樁群樁基礎(chǔ) 3 群樁效應(yīng) 1. 群樁與群樁效應(yīng)巖石土壓力擴(kuò)散深度 6d一 群樁(Pile grou

5、p)與群樁效應(yīng)1 預(yù)制樁沉樁 砂土,非飽和土和一般粘性土,填土有擠密作用,使承載力增加飽和粘土,超靜孔壓積累,地面上浮,先入樁上浮,土層擾動(dòng),使承載力降低2 應(yīng)力疊加 樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加3 樁之間互相調(diào)節(jié) 個(gè)別樁承載力低總體上可互補(bǔ);個(gè)別樁受荷,其他樁幫助傳遞荷載4 承臺(tái)可部分承受荷載應(yīng)力疊加 樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加二、群樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算1.樁底持力層承載力驗(yàn)算 群樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算 第四節(jié) 承臺(tái)計(jì)算 第五節(jié) 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) 一、樁基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇 （一）承臺(tái)底面標(biāo)高的考慮 承臺(tái)底面的標(biāo)高應(yīng)根據(jù)樁的受力情況，樁的剛度和地形、地質(zhì)、水流、施工等條件確定。 （二）柱

6、樁樁基和摩擦樁樁基的考慮 柱樁與摩擦樁的選擇主要根據(jù)地質(zhì)和受力情況確定。 （三）單排樁樁基礎(chǔ)和多排樁樁基礎(chǔ)的考慮 單排樁樁基與多排樁樁基的確定主要根據(jù)受力情況，并與樁長(zhǎng)、樁數(shù)的確定密切相關(guān)。 多排樁穩(wěn)定性好，抗彎剛度較大，能承受較大的水平荷載，水平位移小，但多排樁的設(shè)置將會(huì)增大承臺(tái)的尺寸，增加施工困難，有時(shí)還影響航道 單排樁與此相反，能較好地與柱式墩臺(tái)結(jié)構(gòu)形式配用，可節(jié)省圬工，減小作用在樁基的豎向荷載 。二、樁徑、樁長(zhǎng)的擬定 （一）樁徑擬定 （二）樁長(zhǎng)擬定 三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置 （一）樁的根數(shù)估算 （二）樁的間距確定 （三）樁的平面布置 四、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案檢驗(yàn) （一）單根基樁的檢臉1.單樁軸向承載力檢驗(yàn)(1)按地基土的支承力確定和驗(yàn)算單樁軸向承載力。(2)按樁身材料