單樁豎向抗拔承載力設計計算規(guī)范的對比分析

1、<p>　　單樁豎向抗拔承載力設計計算規(guī)范的對比分析</p><p>　　摘要：通過分析美國標準和中國標準在進行單樁抗拔極限承載力計算時，存在不同之處：抗拔時的樁側阻力基本上都是基于抗壓時的樁側阻力進行折減得到，美國標準的折減系數(shù)一般取2/3~3/4，中國一般取0.5~0.8；美國標準中的安全系數(shù)一般取3~5；中國取2。 </p><p>　　關鍵詞：極限承載力計算；設計標準；安

2、全系數(shù) </p><p>　　中圖分類號：G353文獻標識碼： A </p><p><b>　　1引言 </b></p><p>　　根據(jù)我國《建筑樁基技術規(guī)范》[1]，樁基設計計算的內容主要有：豎向抗壓承載力計算、抗拔承載力計算、水平承載力計算、樁基沉降計算以及群樁的設計計算等?？v觀文獻[3]、[4]、[5]、[6]等，在樁基設計計算的內容

3、方面，美國標準和中國標準稍有不同。 </p><p>　　2 單樁豎向抗拔承載力 </p><p>　　單樁豎向抗拔承載力計算時，一般包括單樁單樁抗拔極限承載力和單樁抗拔承載力的安全系數(shù)的計算。 </p><p>　　1.1單樁抗拔極限承載力 </p><p>　　1.1.1中國單樁抗拔極限承載力計算 </p><p>

4、;　　中國《建筑樁基技術規(guī)范》規(guī)定，群樁基礎及設計等級為丙級的建筑樁基基樁的抗拔極限承載力可按下列規(guī)定計算： </p><p>　　群樁呈非整體破壞時，基樁的抗拔極限承載力標準值可按下式計算： </p><p><b>　　（1） </b></p><p>　　群樁呈整體破壞時，基樁的抗拔極限承載力標準值可按下式計算： </p>

5、<p><b>　?。?） </b></p><p>　　式中，：基樁抗拔極限承載力標準值；：樁身周長，對于等直徑樁?。?：樁側表面第層土的抗壓極限側阻力標準值，可按經驗取值；：抗拔系數(shù)，可按經驗取值，：樁群外圍周長。 </p><p>　　1.1.2美國單樁抗拔極限承載力計算 </p><p>　　當單樁承受上拔荷載時，樁體相對于樁

6、周土體向上運動，其抗拔承載力主要源于樁側土體提供的摩擦力及樁端阻力（當為擴底樁時需考慮）。根據(jù)文獻[2]及文獻[3]，樁體的極限抗拔承載力可按下式估算： </p><p><b>　?。?） </b></p><p><b>　?。?） </b></p><p><b>　?。?） </b></

7、p><p><b>　　（6） </b></p><p>　　式中，：極限抗拔承載力；：樁端抗拔面積；：第i個樁體單元的抗拔摩阻力；：樁端部的直徑；：樁身直徑；：樁身周長；：第i個樁體單元的長度；：樁體承受豎向抗壓時的側摩阻力；：樁體自重。 </p><p>　　在抗拔過程中，由于樁周土壓力的減小，樁體直徑也將有所減小，因此，抗拔時樁土間的摩擦阻力

8、將小于抗壓時樁土間的摩擦力，根據(jù)美國工程師手冊[2]，通常取抗壓時樁土間摩擦力的2/3來估算抗拔時的樁土間摩擦力。 </p><p>　　Foundation Design建議抗拔時的樁土間摩阻力取抗壓時樁側阻力的75%[3]。而Geotechnical Engineering則根據(jù)土層條件考慮單樁抗拔承載力[4]： </p><p>　　對粘土中的單樁，其抗拔承載力可按下式計算： <

9、;/p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　式中，：抗拔承載力；：樁體自重；：樁側面積；：粘著系數(shù)；：平均不排水抗剪強度。 </p><p>　　對砂土中的單樁，建議其樁側阻力取抗壓時樁側阻力的2/3。 </p><p><b>　　2安全系數(shù)的取值 </b></p>

10、<p>　　2.1中國單樁抗拔承載力的安全系數(shù) </p><p>　　中國《建筑樁基技術規(guī)范》規(guī)定：承受拔力的樁基，應按下列公式同時驗算群樁基礎呈整體破壞和呈非整體破壞時基樁的抗拔承載力： </p><p><b>　?。?） </b></p><p><b>　　（9） </b></p><

11、;p>　　式中，：按荷載效應標準組合計算的基樁拔力；：群樁呈整體破壞時基樁的抗拔極限承載力標準值，可按式（2）確定；：群樁呈非整體破壞時基樁的抗拔極限承載力標準值，可按式（1）確定；：群樁基礎所包圍體積的樁土總自重除以總樁數(shù)，地下水位以下取浮重度；：基樁自重，地下水位以下取浮重度，對于擴底樁應按表1確定樁、土柱體周長，計算樁、土自重。 </p><p>　　由此可見，我國規(guī)范在確定基樁的抗拔承載力時，安全系

12、數(shù)取為2。 </p><p>　　2.2美國單樁抗拔承載力的安全系數(shù) </p><p>　　文獻【3】一書中認為，較之抗壓破壞，樁體的抗拔破壞發(fā)生得更加突然，后果更加嚴重，因此，抗拔時所使用的安全系數(shù)應比抗壓時的大，一般應取抗壓時安全系數(shù)的1.5~2.0倍以上，該書中計算單樁允許抗拔承載力時，采用的抗拔安全系數(shù)為5。而文獻【4】則將抗拔安全系數(shù)統(tǒng)一取為3。 </p><

13、p>　　美國規(guī)范規(guī)定，在運用被許可的分析方法確定抗拔承載力時，安全系數(shù)最小應取3。 </p><p>　　3 對比分析及結論 </p><p>　　（1）對比中美兩國標準可知，在進行單樁抗拔極限承載力計算時，兩國規(guī)范的處理較為相似，抗拔時的樁側阻力基本上都是基于抗壓時的樁側阻力進行折減得到，美國標準的折減系數(shù)一般取2/3~3/4，中國規(guī)范中的折減系數(shù)一般取0.5~0.8。在進行擴底樁

14、的抗拔計算時，美國標準一般還考慮了樁端擴大頭部分的抗拔阻力，中國規(guī)范則未予考慮（只考慮了擴底樁的側面阻力）。 </p><p>　?。?）中美兩國標準可知，對確定樁體抗拔承載力時所采用的安全系數(shù)，兩國標準差異較大。美國標準中的安全系數(shù)一般取3~5；中國規(guī)范中的安全系數(shù)取2。 </p><p>　?。?）建議在類似樁基設計中應優(yōu)先結合實際工程考慮，選擇合理的樁基設計計算方法和參數(shù)。 <

15、/p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ 94－2008）； </p><p>　　[2]EM1110-1-1905，Deep Foundations. </p><p>　　[3]Donald P Coduto，F(xiàn)oundation Design：Princip

16、les and Practices (2ND Edition). </p><p>　　[4] V.N.S Murthy, Geotechnical Engineering:Principles and Practices of Soil Mechnics and Foundation Engineering. </p><p>　　[5]Shamsher Prakash,Hari D.