4.3.3豎向荷載作用下的群樁效應(yīng)4.4-4.5

1、4.3.3 豎向荷載作用下的群樁效應(yīng) 實(shí)際工程中的樁基礎(chǔ)既有實(shí)際工程中的樁基礎(chǔ)既有一柱一樁一柱一樁形式、也形式、也有有一柱多樁一柱多樁的形式，即既有的形式，即既有單樁基礎(chǔ)單樁基礎(chǔ)，又有由若，又有由若干根基樁組成，并在樁頂用承臺(tái)連接成一個(gè)整體干根基樁組成，并在樁頂用承臺(tái)連接成一個(gè)整體的的群樁基礎(chǔ)群樁基礎(chǔ)。 群樁中的基樁與群樁中的基樁與前面介紹的前面介紹的獨(dú)立單樁獨(dú)立單樁的的工作工作性狀性狀是否相同？是否相同？ 群樁的群樁的承載力是否等于承載力是否等于相應(yīng)根數(shù)的單樁承載相應(yīng)根數(shù)的單樁承載力之和？力之和？ 群樁基礎(chǔ)的群樁基礎(chǔ)的沉降量沉降量是否與獨(dú)立單樁相同？是否與獨(dú)立單樁相同？ 什么是什么是群樁效應(yīng)

2、？群樁效應(yīng)？ 回答這些問(wèn)題需要探討群樁基礎(chǔ)在地基中的工回答這些問(wèn)題需要探討群樁基礎(chǔ)在地基中的工作特點(diǎn)，作特點(diǎn)，即承臺(tái)、樁群、地基土體的共同作用機(jī)即承臺(tái)、樁群、地基土體的共同作用機(jī)理理。 群樁基礎(chǔ)在外荷載作用下，由于樁基的群樁基礎(chǔ)在外荷載作用下，由于樁基的承載承載類(lèi)型類(lèi)型和和幾何形式幾何形式不同，其不同，其工作特點(diǎn)工作特點(diǎn)也不同。也不同。 1端承型群樁的工作特點(diǎn) 對(duì)于端承群樁對(duì)于端承群樁，由于樁端處持力層為巖層或，由于樁端處持力層為巖層或堅(jiān)硬土層，堅(jiān)硬土層，樁端的沉降很小，樁側(cè)摩阻力不易發(fā)樁端的沉降很小，樁側(cè)摩阻力不易發(fā)揮揮，上部荷載通過(guò)樁身直接傳至樁端土層中，上部荷載通過(guò)樁身直接傳至樁端土層中

3、，樁樁端地基土所受壓力僅局限于樁底面積范圍內(nèi)，端地基土所受壓力僅局限于樁底面積范圍內(nèi)，各各樁端的壓力彼此相互影響小樁端的壓力彼此相互影響小，如圖，如圖4-14所示。在所示。在這種情況下，這種情況下，可認(rèn)為可認(rèn)為端承群樁中的各基樁的工作性狀與獨(dú)立單樁相同，因此端承群樁的承載力等于相應(yīng)根數(shù)的單樁承載力之和，其沉降量也與單樁沉降量相同。一、 群樁基礎(chǔ)工作特點(diǎn)分析sdh=(s-d)/(2tan )圖 4 1 4 端 承 型群 樁 基 礎(chǔ)QQ Q Q Qs s sD( a )( b )圖 4 - 1 5 摩 擦 型 樁 的 樁 頂 荷 載 通 過(guò) 側(cè) 阻擴(kuò) 散 形 成 的 樁 端 平 面 壓 力 分 布

4、( a ) 單 樁 ； ( b ) 群 樁dl 2摩擦群樁的工作特點(diǎn)（有兩種情況） （1） 摩擦群樁與端承群樁相反摩擦群樁與端承群樁相反，作用其上的，作用其上的荷載主荷載主要是通過(guò)每根樁側(cè)面的摩阻力傳布到樁周及樁端的土層中要是通過(guò)每根樁側(cè)面的摩阻力傳布到樁周及樁端的土層中去去。一般假定，樁側(cè)摩阻力在土中引起的附加應(yīng)力。一般假定，樁側(cè)摩阻力在土中引起的附加應(yīng)力按照一按照一定的角度沿樁長(zhǎng)向下擴(kuò)散分布，至樁端平面處定的角度沿樁長(zhǎng)向下擴(kuò)散分布，至樁端平面處，壓力分布，壓力分布如圖如圖4-15中的陰影部分所示。中的陰影部分所示。 當(dāng)樁數(shù)少n4根），樁距Sa較大時(shí)，例如Sa 6d（d為樁徑），這時(shí)群樁中各

5、基樁的工作情況仍和單樁的工作狀況相似，故群樁中基樁的承載力也近似等于單樁承載力（如前圖（如前圖（a）。）。 （2）但當(dāng)樁距較小，但當(dāng)樁距較小， Sa 6dSa 6d，樁數(shù)較多（，樁數(shù)較多（n n 4 4根根）時(shí)，）時(shí)，樁端處地基中各樁傳來(lái)的樁端處地基中各樁傳來(lái)的壓力就會(huì)壓力就會(huì)相互重疊相互重疊（圖（圖4-15（b），），使得樁端處壓力要使得樁端處壓力要比單樁時(shí)增大許多，樁端以下比單樁時(shí)增大許多，樁端以下壓縮土層的厚度壓縮土層的厚度也也要比單樁深很多要比單樁深很多。這樣，。這樣，群樁中各樁的工作狀態(tài)就與單樁時(shí)截然不同，群樁中的基樁承載力并不等于單樁單獨(dú)工作時(shí)的承載力，沉降量也大于單樁的沉降量，這

6、就叫群樁效應(yīng)。思考：思考：在樁基中產(chǎn)生群樁效應(yīng)是有利還是有弊？在樁基中產(chǎn)生群樁效應(yīng)是有利還是有弊？ 群樁效應(yīng)的基本概念： 群樁在豎向荷載作用下，由于承臺(tái)、樁、土之群樁在豎向荷載作用下，由于承臺(tái)、樁、土之間相互影響和共同作用，群樁的工作性狀趨于復(fù)雜，間相互影響和共同作用，群樁的工作性狀趨于復(fù)雜，樁群中任一根樁的工作性狀都不同于孤立的單樁，樁群中任一根樁的工作性狀都不同于孤立的單樁，群樁承載力將不等于各單樁承載力之和，群樁沉降群樁承載力將不等于各單樁承載力之和，群樁沉降也明顯地超過(guò)單樁也明顯地超過(guò)單樁，即是，即是群樁效應(yīng)群樁效應(yīng)。 群樁效應(yīng)受群樁效應(yīng)受土性、樁距、樁數(shù)、樁的長(zhǎng)徑比、土性、樁距、樁數(shù)

7、、樁的長(zhǎng)徑比、樁長(zhǎng)與承臺(tái)寬度比、成樁類(lèi)型和排列方式樁長(zhǎng)與承臺(tái)寬度比、成樁類(lèi)型和排列方式等多個(gè)因等多個(gè)因素的影響而變化。素的影響而變化。 群樁效應(yīng)可用群樁效率系數(shù)和沉降比表示。 群樁效率系數(shù)群樁效率系數(shù)是指是指群樁豎向極限承載力群樁豎向極限承載力Qg與群與群樁中所有樁的單樁豎向極限承載力樁中所有樁的單樁豎向極限承載力Qi總和之總和之比比，即，即=Qg/Q i 。 沉降比沉降比是指在每根樁承擔(dān)相同荷載條件下，群樁是指在每根樁承擔(dān)相同荷載條件下，群樁沉降量沉降量sn與單樁沉降量與單樁沉降量s之比，即之比，即= sn /s。 群樁效率系數(shù)越小、沉降比越大，表示群樁效應(yīng)越強(qiáng)，也就意味著群樁承載力越低、沉

8、降越大 群樁效率系數(shù)群樁效率系數(shù)和沉降比和沉降比主要主要取決于樁距和樁數(shù)取決于樁距和樁數(shù)，其次與土質(zhì)和土層構(gòu)造、樁徑、樁的類(lèi)型及排列方，其次與土質(zhì)和土層構(gòu)造、樁徑、樁的類(lèi)型及排列方式等因素有關(guān)。式等因素有關(guān)。各類(lèi)型群樁基礎(chǔ)特點(diǎn)歸納各類(lèi)型群樁基礎(chǔ)特點(diǎn)歸納（1）端承型群樁基礎(chǔ) 由端承樁組成的群樁，通過(guò)承臺(tái)分配到各樁樁由端承樁組成的群樁，通過(guò)承臺(tái)分配到各樁樁頂?shù)暮奢d，頂?shù)暮奢d，其大部或全部由樁身直接傳遞到樁端其大部或全部由樁身直接傳遞到樁端。通過(guò)承臺(tái)土反力、樁側(cè)摩阻力傳遞到土層中的應(yīng)力通過(guò)承臺(tái)土反力、樁側(cè)摩阻力傳遞到土層中的應(yīng)力較小，樁群中各樁之間，承臺(tái)、樁、土之間的相互較小，樁群中各樁之間，承臺(tái)、

9、樁、土之間的相互影響較小影響較小，其工作性狀與獨(dú)立單樁相近。因而因而端承型群樁的承載力可近似取為各單樁承載力之和，即群樁效率系數(shù)、沉降比可近似取為1。端承型群樁基礎(chǔ)無(wú)群樁效應(yīng)。（2）摩擦型群樁基礎(chǔ) 由摩擦樁組成的群樁，樁頂荷載主要通過(guò)樁側(cè)摩阻力傳布由摩擦樁組成的群樁，樁頂荷載主要通過(guò)樁側(cè)摩阻力傳布到樁周和樁端土層中，到樁周和樁端土層中，在樁端平面處將產(chǎn)生應(yīng)力重疊。承臺(tái)承臺(tái)土的反力也傳遞到承臺(tái)以下一定范圍內(nèi)的土層中，從而使樁土的反力也傳遞到承臺(tái)以下一定范圍內(nèi)的土層中，從而使樁側(cè)阻力和樁端阻力側(cè)阻力和樁端阻力受到干擾受到干擾。 除以上一、除以上一、2摩擦群樁的工作特點(diǎn)摩擦群樁的工作特點(diǎn)（兩種情況）

10、之（1）種摩擦形群樁情況無(wú)群樁效應(yīng)外。就一般情況下，就一般情況下，在常規(guī)樁在常規(guī)樁距距(34d)下，粘性土中的群樁，隨著樁數(shù)的增加，下，粘性土中的群樁，隨著樁數(shù)的增加，群樁效率系數(shù)明顯下降，且1；而沉降比則除了端承樁=1外，均為1。由此可見(jiàn)，樁端處：由此可見(jiàn)，樁端處： z群群 z單單則：則：S群群S單單若需若需 S群群=S單單必降低必降低R群群。模型及載荷試驗(yàn)表明：模型及載荷試驗(yàn)表明：1、樁距增大時(shí)，、樁距增大時(shí)， 提高；提高；2、樁距相同時(shí)，樁數(shù)越多，、樁距相同時(shí)，樁數(shù)越多， 越低；越低；3、樁距增大至一定值后，、樁距增大至一定值后， 增加不顯著；增加不顯著；3承臺(tái)底面土對(duì)荷載的分擔(dān)作用 低

11、承臺(tái)群樁基礎(chǔ)低承臺(tái)群樁基礎(chǔ)受荷后受荷后是否考慮承臺(tái)底面土對(duì)荷載的分擔(dān)作用是樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。是樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。 傳統(tǒng)的方法傳統(tǒng)的方法認(rèn)為，荷載全部由樁承擔(dān)，承臺(tái)下的認(rèn)為，荷載全部由樁承擔(dān)，承臺(tái)下的地基土不分擔(dān)荷載，這種考慮無(wú)疑是地基土不分擔(dān)荷載，這種考慮無(wú)疑是偏于安全的偏于安全的。近二十多年來(lái)的大量室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明，許近二十多年來(lái)的大量室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明，許多建筑物的低樁承臺(tái)不同程度地起到分擔(dān)外荷載的多建筑物的低樁承臺(tái)不同程度地起到分擔(dān)外荷載的作用，承載的比例隨著樁群的幾何特征和承臺(tái)下土作用，承載的比例隨著樁群的幾何特征和承臺(tái)下土性的差異而有較大幅度的變化，性的

12、差異而有較大幅度的變化，從百分之十幾至百分之五十以上，且承載的比例隨樁距的增大而增大。 對(duì)于摩擦型樁，除下列情況不能考慮承臺(tái)下土除下列情況不能考慮承臺(tái)下土體對(duì)荷載的分擔(dān)作用外，體對(duì)荷載的分擔(dān)作用外，均應(yīng)考慮承臺(tái)底面土對(duì)荷載的分擔(dān)作用。 摩擦型樁摩擦型樁下列情況下列情況不考慮不考慮承臺(tái)下土體對(duì)荷承臺(tái)下土體對(duì)荷載的分擔(dān)作用：載的分擔(dān)作用： 當(dāng)當(dāng)有經(jīng)常出現(xiàn)的動(dòng)力荷載作用有經(jīng)常出現(xiàn)的動(dòng)力荷載作用時(shí)，如鐵路時(shí)，如鐵路橋梁的樁基；橋梁的樁基； 承臺(tái)下存在可能產(chǎn)生負(fù)摩阻力的土層承臺(tái)下存在可能產(chǎn)生負(fù)摩阻力的土層，如，如濕陷性黃土、欠固結(jié)土、新近填土、高靈敏度軟濕陷性黃土、欠固結(jié)土、新近填土、高靈敏度軟土及可液

13、化土，或土及可液化土，或因水位下降而引起地基土與承因水位下降而引起地基土與承臺(tái)脫開(kāi)；臺(tái)脫開(kāi)； 在飽和軟土中沉人密集樁群，引起超靜孔在飽和軟土中沉人密集樁群，引起超靜孔隙水壓力和土體隆起，隨著時(shí)間推移，樁間土逐隙水壓力和土體隆起，隨著時(shí)間推移，樁間土逐漸漸固結(jié)下沉而與承臺(tái)脫離固結(jié)下沉而與承臺(tái)脫離。 但對(duì)于那些建在一般土層上，但對(duì)于那些建在一般土層上，樁長(zhǎng)較短而樁距較大，或承臺(tái)外區(qū)面積較大的樁基，承臺(tái)下樁間土對(duì)荷載的分擔(dān)效應(yīng)較顯著，故應(yīng)考慮承臺(tái)底土反力效應(yīng)。承臺(tái)底土抗力的大小和分布形式，隨樁距、承臺(tái)底土抗力的大小和分布形式，隨樁距、樁長(zhǎng)、承臺(tái)剛度等因素而變化。樁長(zhǎng)、承臺(tái)剛度等因素而變化。 總的規(guī)律

14、是總的規(guī)律是： （1）剛性承臺(tái)底面土反力呈）剛性承臺(tái)底面土反力呈馬鞍形分布馬鞍形分布，隨著，隨著樁距的增大，土抗力增加；樁距的增大，土抗力增加； （2）承臺(tái)內(nèi)區(qū)（承臺(tái)內(nèi)區(qū)（群樁外包絡(luò)線以?xún)?nèi)范圍群樁外包絡(luò)線以?xún)?nèi)范圍）土）土抗力抗力顯著小于顯著小于承臺(tái)外區(qū)的土抗力，且內(nèi)區(qū)土反力比承臺(tái)外區(qū)的土抗力，且內(nèi)區(qū)土反力比外區(qū)土反力較均勻；外區(qū)土反力較均勻；并當(dāng)加大樁距時(shí)承臺(tái)內(nèi)外區(qū)土并當(dāng)加大樁距時(shí)承臺(tái)內(nèi)外區(qū)土的反力差明顯降低。的反力差明顯降低。 故在實(shí)際工作中可以通過(guò)加大外區(qū)和內(nèi)區(qū)的面積比來(lái)提高承臺(tái)分擔(dān)荷載的份額。不同樁距承臺(tái)底土反力分布圖不同樁距承臺(tái)底土反力分布圖 綜上可知：綜上可知：影響群樁基礎(chǔ)的豎向承載

15、力的因素除其基樁自身的承載力外，還包括樁土之間的相互作用對(duì)樁側(cè)阻力和端阻力的影響，以及承臺(tái)底土抗力的分擔(dān)荷載效應(yīng)。因此：因此： （1）對(duì)于端承群樁基礎(chǔ)和樁的中心間距Sa6d的摩擦群樁基礎(chǔ)，其承載力等于相應(yīng)根數(shù)的獨(dú)立單樁承載力之和，沉降量也與單樁沉降量一致，無(wú)需考慮群樁效應(yīng)，因而僅需作單樁承載力驗(yàn)算； （2）而對(duì)于樁數(shù)較多且樁的中心間距Sa 6d的摩擦群樁基礎(chǔ)，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)，除要驗(yàn)算單樁的豎向承載力之外，還需對(duì)群樁基礎(chǔ)的承載力及沉降進(jìn)行驗(yàn)算。二、 復(fù)合基樁豎向承載力特征值 建筑樁基規(guī)范建筑樁基規(guī)范將將考慮承臺(tái)底土阻力的群樁樁基定義為定義為復(fù)合樁基，包括承臺(tái)底土阻力的基樁包括承臺(tái)底土阻力的基樁稱(chēng)

16、為稱(chēng)為復(fù)合基樁。規(guī)范指出：。規(guī)范指出：對(duì)于端承樁基、樁數(shù)小于4根的摩擦型樁基，以及由于地層土性、使用條件等因以及由于地層土性、使用條件等因素素不宜考慮承臺(tái)效應(yīng)時(shí)，群樁中的群樁中的基樁豎向承載力特征值取單樁豎向承載力特征值，即，即aRR c區(qū)別區(qū)別擠土樁擠土樁和和非擠土樁非擠土樁，可按，可按規(guī)范表規(guī)范表5.2.5-1取值取值cakcaAfRR 規(guī)范規(guī)范5.2.5-1 式中： 承臺(tái)效應(yīng)系數(shù)，非擠土樁可按規(guī)范表取值；對(duì)于擠土樁按表5.2.5值乘以0.7。當(dāng)計(jì)算基樁為非正方形排列時(shí)， ，A為計(jì)算區(qū)域承臺(tái)面積，n為總樁數(shù)；fak承臺(tái)下1/2承臺(tái)寬度且不超過(guò)5m深度范圍內(nèi)地基承載力特征值的加權(quán)平均值； A

17、c計(jì)算樁基所對(duì)應(yīng)的承臺(tái)底的凈面積； Ap為樁截面面積；對(duì)于柱下獨(dú)立樁基，A為全承臺(tái)面積；對(duì)于樁筏基礎(chǔ)，A為柱、墻筏板的1/2跨距和懸臂邊2.5倍筏板厚度所圍成的面積；樁集中布置于墻下的樁筏基礎(chǔ)，取墻兩邊1/2跨距圍成的面積，按條基計(jì)算。 nAsacnnAAApc)( s sa a/ /d dB Bc c/ /l l 3 34 45 56 6660.40.40.40.80.40.80.80.8單排樁條基單排樁條基0.120.120.140.140.140.140.160.160.160.160.180.180.200.200.300.300.180.180.210.210.210.210.240

18、.240.240.240.260.260.300.300.400.400.250.250.290.290.290.290.330.330.330.330.370.370.400.400.500.500.320.320.380.380.380.380.440.440.440.440.500.500.500.500.600.600.600.600.800.80承臺(tái)效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)效應(yīng)系數(shù) c三、樁頂作用效應(yīng)計(jì)算 在初步確定樁基中的樁數(shù)和基樁的布置后在初步確定樁基中的樁數(shù)和基樁的布置后，應(yīng)應(yīng)驗(yàn)算群樁中驗(yàn)算群樁中各基樁所承受的荷載各基樁所承受的荷載是否超過(guò)是否超過(guò)基樁的基樁的承載力特征值承載力特征值。計(jì)算

19、假定承臺(tái)為絕對(duì)剛性計(jì)算假定承臺(tái)為絕對(duì)剛性，并樁，并樁身壓縮變形在線性范圍內(nèi)，則可由材料力學(xué)方法身壓縮變形在線性范圍內(nèi)，則可由材料力學(xué)方法得：得： 1、軸心荷載作用下、軸心荷載作用下 單樁受力單樁受力 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 RNknGFNkkk 規(guī)范規(guī)范5.2.1-1 規(guī)范規(guī)范5.1.1-1 2、偏心受力各樁受力、偏心受力各樁受力 設(shè)計(jì)要求為設(shè)計(jì)要求為22iikyiikxkkkiXXMYYMnGFNRNkRNk2 . 1max規(guī)范規(guī)范5.2.1-2 規(guī)范規(guī)范5.1.1-2各公式中字母含義參見(jiàn)樁基規(guī)范各公式中字母含義參見(jiàn)樁基規(guī)范51 樁頂作用效應(yīng)計(jì)算樁頂作用效應(yīng)計(jì)算四、四、 軟弱下臥層驗(yàn)算軟弱下臥層驗(yàn)

20、算 當(dāng)樁端平面以下荷載影響范圍當(dāng)樁端平面以下荷載影響范圍內(nèi)內(nèi)存在軟弱下存在軟弱下臥層時(shí)臥層時(shí)，由于，由于樁端持力層厚度有限樁端持力層厚度有限，兩層的承載，兩層的承載力差異過(guò)大，如果樁距較小，則樁與樁間土的性力差異過(guò)大，如果樁距較小，則樁與樁間土的性狀狀類(lèi)似于實(shí)體墩基礎(chǔ)類(lèi)似于實(shí)體墩基礎(chǔ)，而，而可能會(huì)引起沖破硬持力可能會(huì)引起沖破硬持力層的層的整體沖切破壞整體沖切破壞，如下圖，如下圖 (a)所示；如果所示；如果樁距較樁距較大大(或單樁基礎(chǔ)或單樁基礎(chǔ))且硬持力層厚度較小，單樁可能且硬持力層厚度較小，單樁可能會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生單獨(dú)沖剪破壞單獨(dú)沖剪破壞，如下圖，如下圖 (b)所示。所示。 為了防止上述情況的發(fā)生

21、，需進(jìn)行相應(yīng)的群樁為了防止上述情況的發(fā)生，需進(jìn)行相應(yīng)的群樁承載力驗(yàn)算，承載力驗(yàn)算，驗(yàn)算原則：擴(kuò)散到軟臥層頂面的附加應(yīng)力與軟臥層頂面土自重應(yīng)力之和要小于軟臥層的設(shè)計(jì)承載力。1.對(duì)于樁距不超過(guò)對(duì)于樁距不超過(guò)6d 的群樁基礎(chǔ)，樁端持力層下存的群樁基礎(chǔ)，樁端持力層下存在承載力低于樁端持力層承載力在承載力低于樁端持力層承載力1/3 的軟弱下臥的軟弱下臥層時(shí)，可按下列公式驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力層時(shí)，可按下列公式驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力 ： azmzfz tgtBtgtAlqBAGFiskikkz22000023公式各符號(hào)意義參考規(guī)范5.4 特殊條件下樁基豎向承載力驗(yàn)算規(guī)范規(guī)范5.4.1-1規(guī)范規(guī)范5.4.1

22、-2 實(shí)際工程中，在持力層以下存在相對(duì)軟弱土實(shí)際工程中，在持力層以下存在相對(duì)軟弱土層是常見(jiàn)的現(xiàn)象，層是常見(jiàn)的現(xiàn)象，一般只有當(dāng)樁長(zhǎng)較小、強(qiáng)度相一般只有當(dāng)樁長(zhǎng)較小、強(qiáng)度相差過(guò)大時(shí)才進(jìn)行必要驗(yàn)算差過(guò)大時(shí)才進(jìn)行必要驗(yàn)算。因當(dāng)樁長(zhǎng)很長(zhǎng)時(shí)，樁。因當(dāng)樁長(zhǎng)很長(zhǎng)時(shí)，樁側(cè)阻力的擴(kuò)散效應(yīng)比較顯著，相應(yīng)傳遞到其下軟側(cè)阻力的擴(kuò)散效應(yīng)比較顯著，相應(yīng)傳遞到其下軟弱層的應(yīng)力較小，不致于引起下臥層的破壞。弱層的應(yīng)力較小，不致于引起下臥層的破壞。 若下臥層與持力層的地基承載力差異過(guò)小時(shí)，若下臥層與持力層的地基承載力差異過(guò)小時(shí)，土體塑性擠出和失穩(wěn)現(xiàn)象也不會(huì)出現(xiàn)。土體塑性擠出和失穩(wěn)現(xiàn)象也不會(huì)出現(xiàn)。4.4 4.4 樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算樁基

23、礎(chǔ)的沉降計(jì)算 （1）對(duì)于）對(duì)于端承群樁端承群樁或或樁中心間距大于樁中心間距大于6倍樁徑的摩倍樁徑的摩擦群樁基礎(chǔ)擦群樁基礎(chǔ)，樁基的，樁基的總沉降量總沉降量可認(rèn)為與可認(rèn)為與單樁單樁的的沉降量沉降量相同；相同； （2）對(duì)于樁中心間距）對(duì)于樁中心間距小于小于6倍樁徑的摩擦群樁倍樁徑的摩擦群樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)，或樁端或樁端持力層下存在軟弱土層持力層下存在軟弱土層，或遇有重要的對(duì)，或遇有重要的對(duì)基礎(chǔ)基礎(chǔ)沉降有特殊要求沉降有特殊要求的建筑物時(shí)（安全等級(jí)較高），不但的建筑物時(shí)（安全等級(jí)較高），不但要要驗(yàn)算樁基的承載力，驗(yàn)算樁基的承載力，還應(yīng)對(duì)還應(yīng)對(duì)樁基進(jìn)行變形（沉降量）樁基進(jìn)行變形（沉降量）驗(yàn)算。驗(yàn)算。 規(guī)范規(guī)定對(duì)

24、以下樁基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行沉降驗(yàn)算： 地基基礎(chǔ)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的建筑樁基礎(chǔ)；的建筑樁基礎(chǔ)； 體形復(fù)雜、荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層體形復(fù)雜、荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)等級(jí)為乙級(jí)的建筑物樁基礎(chǔ)；的建筑物樁基礎(chǔ)； 摩擦型樁摩擦型樁。 建筑樁基規(guī)范建筑樁基規(guī)范認(rèn)為：認(rèn)為：對(duì)于樁中心間距小于對(duì)于樁中心間距小于6 6倍倍樁徑的摩擦群樁基礎(chǔ)，其最終沉降量可采用樁徑的摩擦群樁基礎(chǔ)，其最終沉降量可采用等效作等效作用分層總和法用分層總和法（見(jiàn)規(guī)范圖（見(jiàn)規(guī)范圖5.5.65.5.6）。）。等效作用面等效作用面位于位于樁端平面，樁端平面，等效作用面積為樁承臺(tái)投影面積等效作用面

25、積為樁承臺(tái)投影面積；等效；等效作用作用附加應(yīng)力近似取承臺(tái)底面的平均附加應(yīng)力附加應(yīng)力近似取承臺(tái)底面的平均附加應(yīng)力。等。等效作用面以下的應(yīng)力分布采用各向同性均質(zhì)線性變效作用面以下的應(yīng)力分布采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論，然后形體理論，然后仍按淺基礎(chǔ)的沉降計(jì)算步驟計(jì)算沉仍按淺基礎(chǔ)的沉降計(jì)算步驟計(jì)算沉降量降量S S。1.單樁沉降的計(jì)算單樁沉降的計(jì)算樁頂沉降樁身壓縮量樁頂沉降樁身壓縮量樁端沉降樁端沉降按材料力學(xué)公式計(jì)算按材料力學(xué)公式計(jì)算（1）樁側(cè)阻力引起的樁周土中的附加應(yīng)）樁側(cè)阻力引起的樁周土中的附加應(yīng) 力以壓力擴(kuò)散角向下傳遞，致使樁力以壓力擴(kuò)散角向下傳遞，致使樁 端下土體壓縮而產(chǎn)生的樁端沉降；端下土體

26、壓縮而產(chǎn)生的樁端沉降；（2）樁端荷載引起樁端下土體壓縮所產(chǎn)）樁端荷載引起樁端下土體壓縮所產(chǎn) 生的樁端沉降。生的樁端沉降。目前單樁沉降計(jì)算主要方法有：目前單樁沉降計(jì)算主要方法有： （1）荷載傳遞分析法）荷載傳遞分析法 （2）彈性理論法）彈性理論法 （3）剪切變形傳遞法）剪切變形傳遞法 （4）有限單元分析法）有限單元分析法 （5）其他簡(jiǎn)化法）其他簡(jiǎn)化法2. 群樁沉降計(jì)算群樁沉降計(jì)算p143 群樁的沉降主要是群樁的沉降主要是由樁間土的壓縮變形由樁間土的壓縮變形（包括樁（包括樁身壓縮、樁端貫入變形）和身壓縮、樁端貫入變形）和樁端平面以下土層受群樁樁端平面以下土層受群樁荷載共同作用產(chǎn)生的整體壓縮變形荷載

27、共同作用產(chǎn)生的整體壓縮變形兩部分組成。由于兩部分組成。由于群樁的沉降性狀涉及群樁幾何尺寸、成樁工藝、樁基群樁的沉降性狀涉及群樁幾何尺寸、成樁工藝、樁基施工與流程、土類(lèi)與土性、荷載大小及持續(xù)時(shí)間、承施工與流程、土類(lèi)與土性、荷載大小及持續(xù)時(shí)間、承臺(tái)設(shè)置方式等等眾多復(fù)雜因素，臺(tái)設(shè)置方式等等眾多復(fù)雜因素，故目前仍未有較完善故目前仍未有較完善的樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法的樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法。2011基礎(chǔ)規(guī)范基礎(chǔ)規(guī)范推薦的群推薦的群樁沉降計(jì)算方法，不考慮樁間土的壓縮變形對(duì)沉降的樁沉降計(jì)算方法，不考慮樁間土的壓縮變形對(duì)沉降的影響，采用單向壓縮分層總和法按下式計(jì)算樁基礎(chǔ)的影響，采用單向壓縮分層總和法按下式計(jì)算樁基礎(chǔ)的

28、最終沉降量最終沉降量：jniisjijijmjpEhs1.1Gkqs i aFkqs i adFk4 =dGf kGk4a0+2ltan( b )( a )b0a0ll4b0a0b0+2 l t a n圖 4 - 1 7 實(shí) 體 深 基 礎(chǔ) 的 底 面 積( a ) 考 慮 擴(kuò) 散 作 用 ； （ b ） 不 考 慮 擴(kuò) 散 作 用地基內(nèi)的應(yīng)力分布宜采用各地基內(nèi)的應(yīng)力分布宜采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論，向同性均質(zhì)線性變形體理論，可按實(shí)體深基礎(chǔ)（樁距不大可按實(shí)體深基礎(chǔ)（樁距不大于于6 6d）或其他方法（包括明）或其他方法（包括明德林應(yīng)力公式方法）計(jì)算。德林應(yīng)力公式方法）計(jì)算。 變形特征變形特征

29、容許值容許值砌體承重結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的局部?jī)A斜砌體承重結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的局部?jī)A斜0.0020.002各類(lèi)建筑相鄰柱（墻）基的沉降各類(lèi)建筑相鄰柱（墻）基的沉降差差 框架、框剪、框筒結(jié)構(gòu)框架、框剪、框筒結(jié)構(gòu) 砌體墻填充的邊排柱砌體墻填充的邊排柱1.1.當(dāng)基礎(chǔ)不均勻沉降時(shí)不產(chǎn)生附當(dāng)基礎(chǔ)不均勻沉降時(shí)不產(chǎn)生附加應(yīng)力的結(jié)構(gòu)加應(yīng)力的結(jié)構(gòu)0.0020.002l l0 00.00070.0007 l l0 0 0.0050.005 l l0 0 單層排架結(jié)構(gòu)（柱距為單層排架結(jié)構(gòu)（柱距為6m6m）柱基）柱基的沉降量（的沉降量（mmmm）120120建筑物樁基的變形允許值建筑物樁基的變形允許值 橋式吊車(chē)軌面的傾斜（按不調(diào)整軌道考慮

30、）橋式吊車(chē)軌面的傾斜（按不調(diào)整軌道考慮）縱向縱向橫向橫向0.0040.0040.0030.003多層和高層建筑基礎(chǔ)的傾斜多層和高層建筑基礎(chǔ)的傾斜 H Hg g24242424H Hg g60606060H Hg g100100H Hg g1001000.0040.0040.0030.0030.00250.00250.0020.002體形簡(jiǎn)單的剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑樁基最大體形簡(jiǎn)單的剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑樁基最大沉降量（沉降量（mmmm）200200高聳結(jié)構(gòu)樁基的整體傾斜高聳結(jié)構(gòu)樁基的整體傾斜 H Hg g202020 20 H Hg g 50 5050 50 H Hg g100100100100H H

31、g g150150150 150 H Hg g200200200 200 H Hg g2502500.0080.0080.0060.0060.0050.0050.0040.0040.0030.0030.0020.002高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的沉降量（高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的沉降量（mmmm） H Hg g100100100100H Hg g200200200200H Hg g2502503503502502501501504.5 樁的負(fù)摩擦問(wèn)題樁的負(fù)摩擦問(wèn)題 p.1464.5.1 產(chǎn)生負(fù)摩擦的條件和原因產(chǎn)生負(fù)摩擦的條件和原因 在樁頂豎向荷載作用下，當(dāng)樁相對(duì)于樁側(cè)土體向下位移時(shí)，在樁頂豎向荷載作用下，當(dāng)樁相對(duì)于樁側(cè)

32、土體向下位移時(shí)，土對(duì)樁產(chǎn)生的向上作用的摩阻力，稱(chēng)為土對(duì)樁產(chǎn)生的向上作用的摩阻力，稱(chēng)為正摩阻力正摩阻力。但是，當(dāng)樁。但是，當(dāng)樁側(cè)土體因某種原因而下沉，且其下沉量大于樁的沉降（即樁側(cè)側(cè)土體因某種原因而下沉，且其下沉量大于樁的沉降（即樁側(cè)土體相對(duì)于樁向下位移）時(shí)，土對(duì)樁產(chǎn)生的向下作用的摩阻力，土體相對(duì)于樁向下位移）時(shí)，土對(duì)樁產(chǎn)生的向下作用的摩阻力，稱(chēng)為稱(chēng)為負(fù)摩阻力負(fù)摩阻力。 負(fù)摩阻力的存在負(fù)摩阻力的存在將導(dǎo)致增大樁身荷載（或降低了樁的承載將導(dǎo)致增大樁身荷載（或降低了樁的承載力），并增大樁基的沉降危害！力），并增大樁基的沉降危害！后果后果sdQ0nzlnzllzNlqsiaxzOsd0s12O1l(a

33、)(b)Onz-+O1zz(c)ONFpNlQFn-Fpz(d)N0=QFn圖 4-19 單 樁 在 產(chǎn) 生 負(fù) 摩 阻 力 時(shí) 的 荷 載 傳 遞(a) 單 樁 ； (b) 位 移 曲 線 ； 1 土 層 豎 向 位 移 曲 線 ； 2 樁 的 截 面 位 移 曲 線 ；(c)樁 側(cè) 摩 阻 力 分 布 曲 線 ； (d)樁 身 軸 力 分 布 曲 線中性點(diǎn)中性點(diǎn)（1）負(fù)摩阻力的產(chǎn)生條件）負(fù)摩阻力的產(chǎn)生條件（2）負(fù)摩阻力的分布）負(fù)摩阻力的分布 正負(fù)摩阻力分界的地方，即樁土之間不發(fā)生相對(duì)正負(fù)摩阻力分界的地方，即樁土之間不發(fā)生相對(duì)位移的截面稱(chēng)為位移的截面稱(chēng)為中性點(diǎn)中性點(diǎn)（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖4-19（b）

34、。）。在中性在中性點(diǎn)以上點(diǎn)以上，土層相對(duì)于樁產(chǎn)生向下的位移土層相對(duì)于樁產(chǎn)生向下的位移，在這部分樁在這部分樁長(zhǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)長(zhǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)負(fù)摩阻力負(fù)摩阻力；在；在中性點(diǎn)以下中性點(diǎn)以下，樁截面產(chǎn)生樁截面產(chǎn)生相對(duì)于土層的向下位移，因而產(chǎn)生樁側(cè)相對(duì)于土層的向下位移，因而產(chǎn)生樁側(cè)正摩阻力正摩阻力，同，同時(shí)在中性點(diǎn)處下拉荷載（即由負(fù)摩阻力在樁身引起的時(shí)在中性點(diǎn)處下拉荷載（即由負(fù)摩阻力在樁身引起的最大軸力）達(dá)到最大值（見(jiàn)圖最大軸力）達(dá)到最大值（見(jiàn)圖4-19 （d）。）。 中性點(diǎn)的深度中性點(diǎn)的深度Ln與與樁周土的壓縮性樁周土的壓縮性和和變形條件變形條件及樁和持力層土的及樁和持力層土的剛度剛度等因素有關(guān)，等因素有關(guān)，

35、理論上可根據(jù)樁理論上可根據(jù)樁的豎向位移和樁周土的豎向位移相等處來(lái)確定，的豎向位移和樁周土的豎向位移相等處來(lái)確定，但實(shí)但實(shí)際上準(zhǔn)確確定中性點(diǎn)的位置比較困難。際上準(zhǔn)確確定中性點(diǎn)的位置比較困難。 一些實(shí)測(cè)資料表明： 對(duì)于對(duì)于欠固結(jié)的軟弱土層中的欠固結(jié)的軟弱土層中的摩擦型樁摩擦型樁，中性點(diǎn)中性點(diǎn)的位置大多的位置大多在樁長(zhǎng)的在樁長(zhǎng)的7080深度處深度處； 對(duì)于對(duì)于穿過(guò)軟土、自重濕陷性黃土，支撐在基巖、穿過(guò)軟土、自重濕陷性黃土，支撐在基巖、砂卵石上的砂卵石上的端承型樁端承型樁，當(dāng)沉降在允許范圍之內(nèi)時(shí)，當(dāng)沉降在允許范圍之內(nèi)時(shí)，中性點(diǎn)的位置在中性點(diǎn)的位置在樁長(zhǎng)的樁長(zhǎng)的8595深度處深度處，當(dāng)樁沉當(dāng)樁沉降量接近于零時(shí)，負(fù)摩阻力可分布于全樁身，中性降量接近于零時(shí)，負(fù)摩阻力可分布于全樁身，中性點(diǎn)接近基巖面。點(diǎn)接近基巖面。 在有可壓縮土層在有可壓縮土層L0的范圍內(nèi)，中性點(diǎn)深度的范圍內(nèi)，中性點(diǎn)深度Ln是是隨樁端持力層的強(qiáng)度和剛度的增大而增加的隨樁端持力層的強(qiáng)度和剛度的增大而增加的，表，表4-4為為建筑樁基規(guī)范建筑樁基規(guī)范給出的中性點(diǎn)深度給出的中性點(diǎn)深度Ln與樁周軟與樁周軟弱土層下限深度弱土層下限深度L0之比，即中性點(diǎn)深度比之比，即中性點(diǎn)深度比Ln/ L0的經(jīng)的經(jīng)驗(yàn)值，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。驗(yàn)值，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。4.5.2 負(fù)摩阻力的計(jì)算（負(fù)摩阻力的計(jì)算（不成熟不成熟）5.4.4