《基礎工程教學》樁基礎4.4 4.6_沉降 負摩擦 水平承載

1、樁樁基礎沉降的計算基礎沉降的計算l單樁沉降的組單樁沉降的組成成l樁樁頂沉頂沉降降l樁身彈性壓縮引起樁身彈性壓縮引起l樁端沉降樁端沉降l樁樁側阻力引起的樁周土中的附加應力以壓力擴散側阻力引起的樁周土中的附加應力以壓力擴散角向下傳遞，致使樁端下土體壓縮而產生的樁端角向下傳遞，致使樁端下土體壓縮而產生的樁端沉降；沉降；l樁樁端荷載引起樁端下土體壓縮所產生的樁端沉降。端荷載引起樁端下土體壓縮所產生的樁端沉降。113:04:16編輯編輯ppt常用計算方法常用計算方法l1 1）荷載傳遞法）荷載傳遞法l2 2）彈性理論法）彈性理論法l3 3）剪切變形傳遞法）剪切變形傳遞法l4 4）有限單元分析法）有限單元分

2、析法l5 5）其他簡化方法）其他簡化方法213:04:16編輯編輯ppt群群樁沉降計算樁沉降計算l多數(shù)樁基需要進行沉多數(shù)樁基需要進行沉降驗算降驗算l建筑地基基礎設計規(guī)建筑地基基礎設計規(guī)范（范（GB5007-2002GB5007-2002）推）推薦使用單向壓縮分層薦使用單向壓縮分層總和法：總和法：3,11,inmj ij ijisjpihsEF 13:04:16編輯編輯ppt4l基基本假本假設設l單向壓縮、均質各向同性和彈性假設的分層總和法。l荷載采用荷載采用準永久組合準永久組合l土體應力的計算方土體應力的計算方法法：l假想實體深基礎法l明德林（Mindlin)方法13:04:16編輯編輯ppt

3、實實體深基礎體深基礎法法0()kkmppdl 500(2)(2);4Abltgaltg kkkFGpA a0、b0 群樁外緣長短邊的長度群樁外緣長短邊的長度l 樁的入土深度樁的入土深度 所有土層內摩擦角平均值所有土層內摩擦角平均值G 擴散后面積上的重量擴散后面積上的重量(矩形矩形)13:04:16編輯編輯ppt按照擴散后的面積進行分層總和法計算沉降按照擴散后的面積進行分層總和法計算沉降6,11,jnmj ij ipjisj ihsE s 樁基最終計算沉降量樁基最終計算沉降量m 計算分層數(shù)計算分層數(shù)Esi 壓縮模量壓縮模量 pi 第第i層土的豎向附加應力平層土的豎向附加應力平均值均值 p 沉降計

4、算經(jīng)驗系數(shù)沉降計算經(jīng)驗系數(shù)F l G b0Ap0d13:04:16編輯編輯ppt實體深基礎法實體深基礎法70000 02()()kkfksiaikmFGGabq hpdla b hi 樁身穿越第樁身穿越第i層土層厚度層土層厚度l 樁的入土深度樁的入土深度qsia 第第i層土側阻力特征值層土側阻力特征值Gk 承臺和承臺以上土的重量承臺和承臺以上土的重量按照前面的分層總和法計算沉降按照前面的分層總和法計算沉降0000 02()kksiaikFGabq hpa b 13:04:16編輯編輯ppt明德林明德林(Mindlin)(Mindlin)方法（方法（1 1）813:04:17編輯編輯ppt明德林

5、明德林(Mindlin)(Mindlin)方法（方法（2 2）913:04:17編輯編輯ppt明德林（明德林（Mindlin)Mindlin)方法（方法（3 3）10l Q 第第i層土層中點處的附加應力層土層中點處的附加應力n 樁數(shù)樁數(shù) zp,k 第第k根樁端荷載產生的附加應力根樁端荷載產生的附加應力 zs,k 第第k根樁側荷載產生的附加應力根樁側荷載產生的附加應力Q(1 )Qi,1()nj izp kzs kk , j i ,2zp ip kQIl ,1,2,2(1)zs iskskQIIl13:04:17編輯編輯ppt沉降計算結果的修正沉降計算結果的修正l1. 1. 按壓縮模量的大小修正按

6、壓縮模量的大小修正l2. 2. 按樁長修正按樁長修正l3. 3. 按不同應力計算假定的等效修正按不同應力計算假定的等效修正1113:04:17編輯編輯ppt樁的負摩阻力樁的負摩阻力l負摩阻力負摩阻力l 在土層相對于樁側向下位移時，在土層相對于樁側向下位移時，產生于樁側向下的摩阻力稱為產生于樁側向下的摩阻力稱為。l負摩擦的產生負摩擦的產生l 樁周附近地面大面積堆載樁周附近地面大面積堆載l 大面積降低地下水位大面積降低地下水位l 欠固結土欠固結土, ,新填土新填土l 濕陷性黃土遇水濕陷濕陷性黃土遇水濕陷l 砂土液化、凍土融解砂土液化、凍土融解l 后果后果l 使樁的豎向承載力減小，而樁使樁的豎向承載

7、力減小，而樁身軸力加大身軸力加大 。1213:04:17編輯編輯ppt負摩阻力的計算（不成熟）負摩阻力的計算（不成熟）l負負摩阻力成為荷載的一部分摩阻力成為荷載的一部分對于下部為巖石的對于下部為巖石的端承樁端承樁, ,可能全樁為負阻力?？赡苋珮稙樨撟枇?。l對于一般樁對于一般樁, ,因為樁土都有變形因為樁土都有變形, ,視二者的相視二者的相對移量和方向。對移量和方向。1313:04:17編輯編輯ppt中性點中性點14sdQ0nzlnzllzNlqsiaxzOsd0s12O1l(a)(b)Onz-+O1zz(c)ONFpNlQFn-Fpz(d)N0=QFn圖4-19 單樁在產生負摩阻力時的荷載傳遞

8、(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)樁側摩阻力分布曲線；(d)樁身軸力分布曲線13:04:17編輯編輯ppt中性點位置的確定中性點位置的確定15l應根據(jù)樁沉降與樁周土沉降相等的條件確應根據(jù)樁沉降與樁周土沉降相等的條件確定。定。l工程實測表明，在可壓縮土層工程實測表明，在可壓縮土層lo的范圍內，的范圍內，中性點的穩(wěn)定深度中性點的穩(wěn)定深度ln是隨樁端待力層的強度是隨樁端待力層的強度和剛度的增大而增加的，其深度比和剛度的增大而增加的，其深度比lnlo可可按表按表4-4的經(jīng)驗值取用。的經(jīng)驗值取用。13:04:17編輯編輯ppt負摩阻力的計算公式負摩阻力的計算公

9、式161nnpniniiFul13:04:17編輯編輯ppt負摩阻力的強度負摩阻力的強度l軟土和中等強度粘土軟土和中等強度粘土l按太沙基建議的方法l根據(jù)產生負摩阻力的土層中點的豎向有效覆蓋壓力l豎向有效覆蓋壓力l當?shù)孛嬗芯己奢d時l砂類土砂類土172nuuqctanniiiviviK vimiz vimipz 53niiN13:04:17編輯編輯ppt群樁負摩阻力的計算群樁負摩阻力的計算18l 對于樁距較小的群樁，群樁所發(fā)生的負摩阻力因群對于樁距較小的群樁，群樁所發(fā)生的負摩阻力因群樁效應而降低，即小于相應的單樁值樁效應而降低，即小于相應的單樁值。l 這這是由于負摩阻力是由樁周土體的沉降引起。是

10、由于負摩阻力是由樁周土體的沉降引起。13:04:17編輯編輯ppt群樁效應系數(shù)的計算（群樁效應系數(shù)的計算（1 1）l假設獨大單樁位長度的負摩阻力假設獨大單樁位長度的負摩阻力n由相應長由相應長度范圍內半徑度范圍內半徑re形成的土體重量與之等效：形成的土體重量與之等效：19224nemdrd 24nemdrd13:04:17編輯編輯ppt群樁效應系數(shù)的計算（群樁效應系數(shù)的計算（2 2）l 以群樁中各樁中心為圓心，以以群樁中各樁中心為圓心，以re為半徑作圓，由各為半徑作圓，由各園的相交點作矩形（或以二排樁之間的中點作縱橫園的相交點作矩形（或以二排樁之間的中點作縱橫向中心線形成以各樁為重心的矩形），矩

11、形面積與向中心線形成以各樁為重心的矩形），矩形面積與圓面積之比，即負摩阻力的群樁效應系數(shù)。圓面積之比，即負摩阻力的群樁效應系數(shù)。204rnnaxaymeAdssdA1nngnnnpniniiQFul13:04:17編輯編輯ppt負摩擦的時間效應負摩擦的時間效應l負摩擦力由樁周土層固結沉降引起，負摩負摩擦力由樁周土層固結沉降引起，負摩擦力產生的時間與樁沉降時間及固結完成擦力產生的時間與樁沉降時間及固結完成時間相關；時間相關；l中性點位置會發(fā)生變化；中性點位置會發(fā)生變化；l樁端沉降的影響。樁端沉降的影響。2113:04:17編輯編輯ppt減小負摩阻力的工程措施l對可能出現(xiàn)負摩阻力的樁基，宜按下列原

12、則設對可能出現(xiàn)負摩阻力的樁基，宜按下列原則設計：計：l對于填土建筑場地，先填土并保證填土的密實度，待填土地面沉降基本穩(wěn)定后再成樁；l對于地面大面積堆載的建筑物，采取預壓等處理措施，減少堆載引起的地面沉降；l對位于中性點以上的樁身進行處理，以減少負摩阻力；l對于自重濕陷性黃土地基，采取強夯、擠密土樁等先行處理，消除上部或全部土層的自重濕陷性；l采用其他有效而合理的措施。（見教材）13:04:1722編輯編輯ppt4.6 4.6 樁的水平承載力樁的水平承載力風荷載風荷載吊車制動荷載吊車制動荷載地震荷載地震荷載23風荷載風荷載13:04:17編輯編輯ppt1 1 水平承載機理水平承載機理樁土的相互作

13、用樁土的相互作用承載力大小取決于：土性、樁長和樁斷面剛承載力大小取決于：土性、樁長和樁斷面剛度和樁的約束條件。度和樁的約束條件。24l水平承載樁水平承載樁13:04:17編輯編輯ppt2513:04:17編輯編輯ppt2. 2. 橫向受力樁的承載力確定橫向受力樁的承載力確定l理論公式計算理論公式計算 彈性彈性地基梁撓度方程地基梁撓度方程 kh 水平抗力系數(shù)水平抗力系數(shù) 常數(shù)法、常數(shù)法、 m法、法、k法、法、c法法l靜力水平載荷試驗靜力水平載荷試驗 RH為設計值為設計值,Hu為橫向極限荷載為橫向極限荷載 H 為抗力分項系數(shù)為抗力分項系數(shù) 26水平承載樁水平承載樁13:04:17編輯編輯ppt27

14、常數(shù)法m法k法C法k kh h 抗力系數(shù)抗力系數(shù)樁的位移xxkx（1）基本假設）基本假設13:04:18編輯編輯ppt計算參數(shù)（計算參數(shù)（1 1）l計算寬度計算寬度b b0 0l方形截面樁方形截面樁lb1,bb1,b0 0=b+1; b=1,b=b+1; b1,bd1,b0 0=0.9(d+1); d=1,b=0.9(d+1); d=1,b0 0=0.9(1.5d+0.5)=0.9(1.5d+0.5)2813:04:18編輯編輯ppt計算參數(shù)（計算參數(shù)（2 2）l樁身抗彎剛度樁身抗彎剛度EI；lm法計算時比例常數(shù)法計算時比例常數(shù)m的取值。的取值。l與土層性質，樁頂位移相關，與樁的剛度相關與土層

15、性質，樁頂位移相關，與樁的剛度相關2913:04:18編輯編輯pptm13:04:1830編輯編輯ppt樁身最大彎矩位置樁身最大彎矩位置3100MCHC查表查表4-74-7hmaxzhCmax0MC M13:04:18編輯編輯ppt3. 3. 單樁水平靜載荷試驗單樁水平靜載荷試驗3213:04:18編輯編輯ppt3313:04:18編輯編輯ppt4. 4. 單樁水平承載力特征值單樁水平承載力特征值34(1) 單樁的水平承載力特征值應通過現(xiàn)場單樁水平載荷試驗確定（對于受水平荷較大的設計等級為甲級、乙級的建筑樁基，單樁的水平承載力特征值應通過單樁水平靜載試驗確定，試驗方法可按現(xiàn)行行業(yè)標準建筑基樁檢測技術規(guī)范JGJ 106執(zhí)行）；(2) 對于混凝土頂制樁、鋼樁、樁身全截面配筋率大于的灌注樁，根據(jù)靜載試驗結果取地面處水平位移為10mm(對于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm)所對應的荷載為單樁水平承載為特