基礎(chǔ)工程樁基變形(1)

1、,,樁基變形驗(yàn)算,主講：郭建 學(xué)生成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院14級(jí)土木工程8班,,,知識(shí)回顧,,,知識(shí)回顧,,,知識(shí)回顧,負(fù)摩阻力驗(yàn)算,地面分布大面積荷載時(shí),下拉荷載,,,,只考慮中性點(diǎn)以下部分,,對(duì)于摩擦型樁：,對(duì)于端承型基樁：,負(fù)摩阻力驗(yàn)算,地面分布大面積荷載時(shí),下拉荷載,,,,,知識(shí)回顧,1.單樁或群樁呈非整體破壞時(shí)基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：,2.群樁呈整體破壞時(shí)基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算

2、：,3.抗拔承載力驗(yàn)算,目錄,CONTENTS,,,01,,,本節(jié)要點(diǎn),,,本節(jié)要點(diǎn),1,2,3,樁基的沉降變形控制標(biāo)準(zhǔn)，樁基沉降計(jì)算時(shí),單樁、排樁、疏樁基礎(chǔ)的沉降，軟土地基減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ),計(jì)算樁基沉降的實(shí)體深基礎(chǔ)法，Mindlin 應(yīng)力公式法,02,,,樁基沉降計(jì)算要求,,,樁基沉降基本要求,1.《樁基規(guī)范》建筑樁基沉降變形計(jì)算之不應(yīng)大于樁基沉降變形允許值,3.沉降變形可采用下列指標(biāo)沉降量沉降差整體傾斜局部?jī)A斜,2.樁基的變

3、形控制指標(biāo),：基礎(chǔ)某點(diǎn)的沉降值,：基礎(chǔ)兩點(diǎn)或相鄰基礎(chǔ)中點(diǎn)的沉降量差值,：建筑物樁基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離比值,：墻下條形承臺(tái)沿縱向某一長(zhǎng)度范圍內(nèi)樁基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉降 差與其距離的比值,1.樁基沉降基本要求,,,樁基沉降基本要求,1.建筑樁基沉降變形允許值,,,樁基沉降基本要求,由于土層厚度與性質(zhì)不均勻、荷載差異、體型復(fù)雜、相互影響等因素引起的地基沉降變形，不同結(jié)構(gòu)形式控制因素不同，詳細(xì)見(jiàn)下表：,03,,,樁基變形驗(yàn)算,,,樁

4、基變形驗(yàn)算,一般樁基礎(chǔ)的沉降由三部分組成：1.樁身材料的彈性壓縮2.樁端以下土層在樁側(cè)阻力和樁端阻力兩者反力作用下的壓縮變形3.樁周土在樁側(cè)阻力的反力和承臺(tái)底部壓力共同作用下的壓縮變形,分析沉降的三個(gè)組成部分:1.樁材的彈性壓縮與樁長(zhǎng)成正比、與樁材的彈性模量成反比，如樁不是很長(zhǎng)（小于40m）計(jì)算得樁材的彈性壓縮量很小，可忽略不計(jì)。2.對(duì)嵌巖樁可忽略樁端以下土層的沉降、或端承型樁基的地質(zhì)條件不復(fù)雜、荷載均勻、樁端以下沒(méi)有軟弱土層

5、，也可以不計(jì)樁端以下土層的沉降。3.樁周土的沉降在不計(jì)前兩種沉降的條件下，只會(huì)引起承臺(tái)底的脫空，不產(chǎn)生樁基礎(chǔ)的沉降。,綜上：一般樁基可不進(jìn)行沉降驗(yàn)算，只需按承載力計(jì)算，但是重要建筑必須驗(yàn)算。,,,樁基變形驗(yàn)算,,,樁基變形驗(yàn)算,樁基的變形驗(yàn)算可分兩種情況討論,1.一般樁基礎(chǔ)，包括群樁基礎(chǔ)，單樁、單排樁、疏樁基礎(chǔ);,2.軟土地基減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)；,,,樁基變形驗(yàn)算,1、一般樁基礎(chǔ),1.1 群樁基礎(chǔ)目前群樁沉降計(jì)算方法大多數(shù)是是半經(jīng)驗(yàn)半

6、理論的方法，這里著重介紹等效實(shí)體深基礎(chǔ)法，了解Mindlin應(yīng)力公式法解。,等效實(shí)體基礎(chǔ)法：將整個(gè)樁基礎(chǔ)（包括承臺(tái)、樁間土）看作一等效實(shí)體深基礎(chǔ)。按分層總和法計(jì)算。,,,樁基變形驗(yàn)算,1.等效作用面位于樁端平面；2.等效作用面積為樁承臺(tái)投影面積；3.等效作用附加應(yīng)力近似取承臺(tái)底平均附加應(yīng)力；4.等效作用面以下的應(yīng)力分布采用各項(xiàng)同性均質(zhì)直線變形體理論；,等效實(shí)體法作出如下假設(shè)：,對(duì)于樁中心距小于或等于6倍樁徑的樁基在附加壓力p0的作

7、用下，樁端下各土層最終沉降量計(jì)算：,（5-59）,,,樁基變形驗(yàn)算,其中等效附加壓力近似取承臺(tái)底平均附加壓力，以矩形為例有：,當(dāng)計(jì)算矩形樁基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降時(shí),（5-59）可簡(jiǎn)化為：,（5-58）,（5-60）,上式中涉及到查附表B，詳見(jiàn)P269,,,樁基變形驗(yàn)算,獲得的分層總和法計(jì)算結(jié)果后，樁基礎(chǔ)的最終沉降量修正有：,式中：,附錄C P272,為什么群樁的距徑比范圍是3-6？,（5-61）,（5-62）,（5-63）,,,樁基變

8、形驗(yàn)算,沉降計(jì)算深度應(yīng)根據(jù)應(yīng)力比法確定，即要求滿(mǎn)足計(jì)算深度處的附加應(yīng)力不超過(guò)自重應(yīng)力的0.2倍。,,,樁基變形驗(yàn)算,1.2單樁、單排樁、疏樁基礎(chǔ),《樁基規(guī)范》對(duì)于單樁、排樁、樁距Sa>6d的疏樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算采用單向分層總和法，根據(jù)承臺(tái)底土是否分擔(dān)荷載又分下面兩種情況考慮：,1.承臺(tái)底地基土不分擔(dān)荷載的基礎(chǔ),樁端平面以下地基中由樁基引起的附加應(yīng)力，按考慮樁徑影響的Mindlin解確定，將沉降計(jì)算點(diǎn)水平面影響范圍內(nèi)各樁基對(duì)應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)

9、產(chǎn)生的附加應(yīng)力疊加。采用單向分層總和法計(jì)算土層的沉降，并計(jì)入樁身壓縮se。樁基的最終沉降量按下列公式計(jì)算得：,（5-64）,,,樁基變形驗(yàn)算,式中： 水平面影響范圍內(nèi)各樁基對(duì)應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)樁端平面以下第i 層土1/2厚度處產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力之和：,計(jì)算樁身壓縮：,最終沉降計(jì)算深度zn按應(yīng)力比法確定有：,附錄D P276,（5-65）,（5-66）,,,樁基變形驗(yàn)算,2.承臺(tái)底地基土分擔(dān)荷載的基礎(chǔ),將承臺(tái)底土壓力對(duì)地基

10、中某點(diǎn)產(chǎn)生的附加應(yīng)力按布西奈斯克解確定，與基樁產(chǎn)生的附加應(yīng)力疊加，采用單向分層總和法計(jì)算土層的沉降，并計(jì)入樁身壓縮se。樁基的最終沉降量按下列公式計(jì)算得：,式中： 水平面影響范圍內(nèi)各樁基對(duì)應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)樁端平面以下第i 層土1/2厚度處產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力之和：,（5-67）,（5-65）,,,樁基變形驗(yàn)算,承臺(tái)壓力對(duì)應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)樁端平面以下第i 層土1/2厚度處產(chǎn)生的附加應(yīng)力；,（5-68）,總結(jié)：1.在對(duì)群樁進(jìn)行沉降計(jì)算時(shí)，把握

11、住該計(jì)算式適用條件（1、2、3）、計(jì)算原理（等效實(shí)體，忽略樁身沉降）2.對(duì)于單樁、單排樁、疏樁基礎(chǔ)計(jì)算式適用前提條件，計(jì)算原理（沉降計(jì)算由樁間土沉降和樁身沉降構(gòu)成）,,,樁基變形驗(yàn)算,觀察分析,1. 公式5-64與5-59區(qū)別,...,2. 5-59、5-63、5-64三個(gè)n值含義 5-59、5-65中m值含義,...,3.為什么群樁效應(yīng)不用考慮樁身沉降，而單樁等沉降需要考慮？,,,樁基變形驗(yàn)算,2、軟土地基減沉復(fù)合疏樁

12、基礎(chǔ),適用條件：1.軟土地基上多層建筑，地基承載力不滿(mǎn)足（基本滿(mǎn)足）要求（以底層平面面積計(jì)算）；2.以減小沉降為目的，可設(shè)置穿越軟弱土層的疏布摩擦型樁；3.樁和樁間土共同承擔(dān)荷載；,定義：減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ):當(dāng)軟土地基上多層建筑地基承載力基本滿(mǎn)足要求時(shí)，為減小沉降，可設(shè)置穿越軟弱土層進(jìn)入相對(duì)較好土層的疏布摩擦型樁的復(fù)合樁基，其荷載由樁和樁間土共同分擔(dān),,,樁基變形驗(yàn)算,《樁基規(guī)范》承臺(tái)面積Ac和樁數(shù)n按下式計(jì)算：,式中：

13、 Ac-樁基承臺(tái)總凈面積； fak-承臺(tái)底地基承載力特征值； §-承臺(tái)面積控制系數(shù)，§≥0.6； n-樁基數(shù)； лc-樁基承臺(tái)效應(yīng)系數(shù)，由前式確定,,,樁基變形驗(yàn)算,減沉符合疏樁基礎(chǔ)中點(diǎn)沉降計(jì)算式,式中：,由承臺(tái)底地基土附加應(yīng)力作用下產(chǎn)生的中點(diǎn)沉降Ss（mm),由樁土相互作用產(chǎn)生的沉降Ssp（mm),（5-69）,（5-70）,（5-71）,,,樁基變形驗(yàn)算,按荷載效

14、應(yīng)準(zhǔn)永久組合的假想天然地基的平均附加壓力（kPa),找一找:公式2-64,（5-72）,總之，對(duì)軟土地基減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算即計(jì)算疏樁基礎(chǔ)中點(diǎn)沉降，它包括：承臺(tái)底地基土附加壓力作用下產(chǎn)生的中點(diǎn)沉降、樁土相互作用產(chǎn)生的沉降。所以我們?cè)趯?duì)疏樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算時(shí)，把握住大計(jì)算方向，作計(jì)算。,04,,,設(shè)計(jì)建議,,,設(shè)計(jì)建議,1.工程設(shè)計(jì)中有必要時(shí)，實(shí)體深基礎(chǔ)的底面積和樁底截面附加應(yīng)力可按《地基規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定計(jì)算；,2.關(guān)于實(shí)體深基礎(chǔ)法本法

15、適用于摩擦型樁基，且其樁的中心距Sa<6d，（d為樁徑），當(dāng)樁數(shù)超過(guò)9根（含9根）時(shí)，該樁基視為一假想的實(shí)體深基礎(chǔ)。按實(shí)體深基礎(chǔ)計(jì)算樁基時(shí)，可選擴(kuò)散角法或摩擦力法，當(dāng)樁基下的地基中有軟弱下臥層時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算該下臥層的承載力。,2.1考慮擴(kuò)散角法 該方法適用于樁尖下的土與樁側(cè)的土質(zhì)相近時(shí)（即摩擦型樁） 假定荷載通過(guò)實(shí)體基礎(chǔ)側(cè)壁的摩擦力，以擴(kuò)散角α=θ/4（θ為樁長(zhǎng)范圍內(nèi)土的內(nèi)摩擦角，當(dāng)為多層土?xí)r，可取各層土內(nèi)摩擦角加權(quán)平均

16、值）向土層深部傳遞。,,,軸心荷載時(shí)：,偏心荷載時(shí)：,其中實(shí)體基礎(chǔ)底面積A：,設(shè)計(jì)建議,,,2.2考慮外圍土的摩擦力法,該方法適用于樁尖下的土比樁周土要硬（即端承摩擦樁）,土對(duì)深基礎(chǔ)的摩擦力s，作用在群樁外圍的豎向面力，故實(shí)體深基礎(chǔ)底面的壓力應(yīng)減去實(shí)體深基礎(chǔ)側(cè)面的摩擦力，即,軸心荷載時(shí)：,偏心荷載時(shí)：,設(shè)計(jì)建議,,,3.應(yīng)重視對(duì)沉降經(jīng)驗(yàn)數(shù)值的積累，事實(shí)上，樁基的沉降量值不可能完全按公式計(jì)算確定，根據(jù)豐富當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)判斷的沉降量值往往比

17、按公式計(jì)算結(jié)果更可靠，有時(shí)甚至是確定沉降數(shù)值的決定性因素。,4.應(yīng)加強(qiáng)沉降觀測(cè)，以指導(dǎo)施工并為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。,設(shè)計(jì)建議,式中： u -實(shí)體基礎(chǔ)四側(cè)表面積，u=2(A0+B0)Lqsa-作用于實(shí)體基礎(chǔ)側(cè)壁的摩擦力特征值， 對(duì)于粘性土: 對(duì)于砂土： qn為土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度特征值，N為靜止側(cè)向壓力，K為安全系數(shù)，可取K=2-3,05

18、,,,例題解答,,,例題解答,某地區(qū)擬建一座二級(jí)工業(yè)廠房，采用排架結(jié)構(gòu)。根據(jù)地質(zhì)情況及建筑物使用要求擬采用樁基礎(chǔ)，相應(yīng)作用標(biāo)準(zhǔn)組合及基本組合時(shí)，柱傳至設(shè)計(jì)地面處荷載均為F=2500kN，M=120kN.m，V=50kN，C30鋼筋混凝土柱截面尺寸為600mmx600mm，場(chǎng)地詳細(xì)地質(zhì)情況見(jiàn)下圖。,,,解題步驟：,1.確定已知參數(shù)；2.計(jì)算承臺(tái)底附加應(yīng)力；3.列沉降計(jì)算表并確定計(jì)算深度；4.分層總和法計(jì)算沉降；5.樁基等效