樁基礎(chǔ)-單樁水平承載力與位移課件

1、 樁 基 礎(chǔ) 廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所. 單樁水平承載力與位移一、水平荷載下樁的受力特性 樁能夠承擔(dān)水平力的大小就是樁的橫向承載力。在水平荷載和彎矩作用下樁身產(chǎn)生撓曲變形，并擠壓樁側(cè)土體，土體則對(duì)樁側(cè)產(chǎn)生水平抗力，一般來(lái)說(shuō)，樁周土體水平抗力的大小控制著樁的水平承載力。影響水平承載力的因素很多，如：樁的斷面尺寸、剛度、材料強(qiáng)度、樁入土深度、樁頂嵌固程度以及土質(zhì)條件等。 受橫向荷載較大的一級(jí)建筑物樁基，單樁的橫向承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)通過(guò)單樁水平靜載荷實(shí)驗(yàn)確定。 確定單樁橫向承載力的方法有兩類：.二、橫向靜載荷試驗(yàn)確定單樁水平承載力設(shè)計(jì)值1.方法橫向靜載荷試驗(yàn)是利用千斤頂在樁頂施加水平荷載，采用單向多循

2、環(huán)加卸載法或慢速維持荷載法。每級(jí)荷載增量為預(yù)估單樁水平極限承載力的1/101/15。每級(jí)施加荷載后，恒載4分鐘后測(cè)讀水平位移，然后卸載至零，停2分鐘測(cè)讀殘余水平位移，至此完成一個(gè)加卸載循環(huán)。如此循環(huán)5次，完成一級(jí)水平位移觀測(cè)，中間不能停頓。2.終止加載條件樁身折段或樁頂水平位移超過(guò)3040mm（軟土取40mm）或水平位移值達(dá)到設(shè)計(jì)要求的水平位移允許值。3.實(shí)驗(yàn)成果采用單向多循環(huán)加載法時(shí)，繪制水平力-時(shí)間-作用點(diǎn)位移（H0-t-x0)關(guān)系曲線，或水平荷載-位移剃度曲線（H0-x0/H0),如下圖所示。.1.（1）臨界荷載Hcr和極限荷載Hu臨界荷載Hcr:相應(yīng)于樁身開(kāi)裂、受拉區(qū)混凝土不參加工作時(shí)

3、的樁頂水平力。一般取：（H0-t-x0）曲線出現(xiàn)突變點(diǎn)（相同荷載增量的條件下出現(xiàn)比前一級(jí)明顯增大的位移增量）的前一級(jí)荷載；（H0-x0/H0)曲線的第一直線段的終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載。極限荷載Hu：相當(dāng)于樁身應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)的樁頂水平力 一般取： （H0-t-x0）曲線明顯陡降的前一級(jí)荷載或水平包絡(luò)線向下凹曲時(shí)的前一級(jí)荷載； （H0-x0/H0)曲線第二直線段的終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載。（2）單樁水平承載力設(shè)計(jì)值混凝土預(yù)制樁、鋼樁、樁身配筋率大于0.65%的灌注樁，可取x0=10mm（對(duì)水平位移敏感的建筑物取x0=6mm）所對(duì)應(yīng)的荷載作為單樁水平承載力設(shè)計(jì)值；樁身配筋率小于0.65%的灌注樁，取臨界荷載H

4、cr或極限荷載Hu的一半作為單樁水平承載力設(shè)計(jì)值。.三、無(wú)試樁資料時(shí)單樁水平承載力設(shè)計(jì)值的確定 1.配筋率小于0.65%的灌注樁的單樁水平承載力設(shè)計(jì)值：.b0樁身的計(jì)算寬度圓形樁：d1m時(shí)，b0=0.9(1.5d+0.5) d1m時(shí)，b0=0.9（d+1)方形樁：當(dāng)b 1m時(shí)，b0=1.5b+0.5 當(dāng)b 1m時(shí), b0=b+1.0.2.樁身配筋率不小于0.65%的灌注樁、預(yù)制樁、鋼樁水平承載力設(shè)計(jì)值.【例題】某樁基工程采用直徑為2.0m的灌注樁，樁身高配筋率為0.68，樁長(zhǎng)25m，樁頂鉸接，樁頂允許水平位移0.005m，樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=25MNm4，按建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ

5、942008)求得的單樁水平承載力與下列哪一個(gè)數(shù)值最為接近?(已知樁身EI=2.149103kN.m2) (A)1200kN (B)1390kN (C)1550kN (D)1650Kn解:查表得=2.441.四、理論分析法確定單樁水平承載力及位移理論分析法確定單樁水平承載力，當(dāng)樁入土較深時(shí)，將樁看作一個(gè)橫向的彈性地基梁，采用文克爾地基模型研究樁在水平荷載和兩側(cè)土壓力共同作用下的撓曲線，通過(guò)撓曲線微分方程的解答，求出樁身各截面的彎矩和剪力方程，并以此驗(yàn)算樁的強(qiáng)度。1. 地基土的水平抗力.水平抗力系數(shù)Cz 大小與分布,將直接影響撓曲線微分方程的求解和內(nèi)力計(jì)算，它與土的種類和樁入土深度有關(guān).由于對(duì)它

6、的分布所做的假設(shè)不同,就區(qū)分為不同的計(jì)算方法.(1)常數(shù)法:假定Cz 等于常數(shù),不隨深度變化,此法在日本和美國(guó)應(yīng)用較多(2)K法:假定Cz 在彈性曲線第一零點(diǎn)Zt處以上按直線或拋物線變化,以下則為常數(shù);(3)m法:假定Cz 隨著深度成比例增加,即: Cz=m.z,此法由我國(guó)鐵路部分提出,近年來(lái)也應(yīng)用于建筑部門(mén)(4)c法:假定Cz隨深度成拋物線變化,即 Cz=c.z1/2實(shí)測(cè)資料表明,當(dāng)樁的水平位移較大時(shí),m法計(jì)算結(jié)果較接近實(shí)際,當(dāng)水平位移較小時(shí),c法較接近實(shí)際.2.單樁撓曲線微分方程及其解答已知單樁樁頂荷載為N0、H0、M0，單樁在H0、M0和地基水平抗力p(z)作用下產(chǎn)生撓曲，其彈性撓曲微分方程為：對(duì)上式求解可得到沿樁身深度z的抗力及各截面的內(nèi)力和變形如下：.3.樁頂水平位移 樁頂水平位移是控制基樁水平承載力的主要因素，規(guī)范給出了基樁不同深度及樁端約束條件下的樁頂位移系數(shù)Ax、Bx的值，將其帶入位移的表達(dá)式即可樁頂水平位移。.4.樁身最大