樁基礎的設計計算（PPT59頁）

1、第四章 樁基礎的 設計計算第一節(jié) 單排樁基樁內(nèi)力和位移計算 一、基本概念（一）土的彈性抗力及其分布規(guī)律樁基礎在荷載（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)土必然對樁產(chǎn)生一橫向土抗力，它起抵抗外力和穩(wěn)定樁基礎作用，土的這種作用力稱為土的彈性抗力。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，按文克爾假定來解樁在橫向荷載作用下樁身內(nèi)力與位移計算，簡稱彈性地基梁法。文克爾假定：梁身任一點的土抗力和該點的

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)生單位變形時所需加的力。其大小與地基土的類別、物理力學性質(zhì)有關，還隨著深度而變化。C值的不同相應產(chǎn)生幾種基樁內(nèi)力和位移計算的方法。1、“m”法：假定地基系數(shù)C隨深度成比例增長，即C= mZ，m稱為地基比例系數(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。對單樁，上部荷載全部由其承擔。對于單排樁，當N在承臺橫橋向無偏心時，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。其計算各樁頂作用力須應用結(jié)構力學方法另行計算。 （三）樁的計算寬度 為了將空間受力簡化為平面受力，并綜合考慮樁的截面形狀及多排樁樁間的相互遮蔽作用，將樁的設計寬度（直徑）換算成相當實際工作條件下，矩形截面樁的寬度b1，b1稱為樁的計算寬度。表示為： （四）剛性樁與彈性樁 按照樁與土的相對剛度，將樁分為剛性樁和彈性樁。當樁的入土深度h2.5/時，這時樁的相對剛度小，必須考慮樁的實際剛度，按彈性樁來計算其中=

4、 稱為樁的變形系數(shù)。當樁的入土深度h2.5/時，則樁的相對剛度較大，屬剛性樁。 二、“m”法彈性單排樁基樁內(nèi)力和位移計算 基本假定：認為樁側(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，樁作為彈性構件考慮，當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C=mz。 四、m“法彈性多排樁基樁內(nèi)力與位移計算第三節(jié) 群樁基礎的豎向分析及其驗算 一、群樁基礎的工作性狀及其特點 1.柱樁群樁基礎 2.摩擦樁群樁基礎 3 群樁效應 1. 群樁與群樁效應巖石土壓力擴散深度 6d一 群樁(Pile grou

5、p)與群樁效應1 預制樁沉樁 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,使承載力降低2 應力疊加 樁底應力增加,使承載力不足;總的沉降增加3 樁之間互相調(diào)節(jié) 個別樁承載力低總體上可互補;個別樁受荷,其他樁幫助傳遞荷載4 承臺可部分承受荷載應力疊加 樁底應力增加,使承載力不足;總的沉降增加二、群樁基礎承載力驗算1.樁底持力層承載力驗算 群樁基礎沉降驗算 第四節(jié) 承臺計算 第五節(jié) 樁基礎的設計 一、樁基礎類型的選擇 （一）承臺底面標高的考慮 承臺底面的標高應根據(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）單排樁樁基礎和多排樁樁基礎的考慮 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、樁數(shù)的確定密切相關。 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，但多排樁的設置將會增大承臺的尺寸，增加施工困難，有時還影響航道 單排樁與此相反，能較好地與柱式墩臺結(jié)構形式配用，可節(jié)省圬工，減小作用在樁基的豎向荷載 。二、樁徑、樁長的擬定 （一）樁徑擬定 （二）樁長擬定 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、樁基礎設計方案檢驗 （一）單根基樁的檢臉1.單樁軸向承載力檢驗(1)按地基土的支承力確定和驗算單樁軸向承載力。(2)按樁身材料