《樁基設(shè)計與計算》 習(xí)題及答案 姚笑青 第2、3章

第二章思考題2-1什么是樁的荷載傳遞函數(shù)?答：樁側(cè)阻力qs、樁端阻力q2-2繪出設(shè)計荷載作用下單樁的一組樁身位移、樁身軸力及樁側(cè)摩阻力的分布。如果存在負(fù)摩阻力，上述分布曲線又將是如何?2-3什么是端阻的深度效應(yīng)?答：端阻深度效應(yīng)包括臨界深度和臨界厚度。當(dāng)樁端進(jìn)人均勻砂性土持力層的深度h小于某一深度時，其端阻力一直隨深度線性增大;當(dāng)進(jìn)入深度大于該深度后，極限端阻力基本保持恒定不變，該深度稱為端阻力的臨界深度hcp當(dāng)樁端持力層下存在軟弱下臥層，且樁端與軟弱下臥層的距離小于某一厚度時，端阻力將受軟弱下臥層的影響而降低。該厚度稱為端阻的臨界厚度tc2-4分析荷載工況對樁頂極限荷載Qu答：除了靜載試驗時的快、慢速加載會對試驗結(jié)果有一定影響外，同一根樁經(jīng)過第一次靜載試驗后(測得極限承載力Q)，再進(jìn)行第二次試壓(測得Q)，兩次試樁的結(jié)果往往不同。2-5簡述單樁破壞模式及Q-S曲線形式答：單樁破壞模式有端承樁的樁身壓屈破壞摩擦端承樁的整體剪切破壞端承摩擦樁的刺入破壞純摩擦樁的急進(jìn)破壞2-6端承型樁與摩擦型樁是如何劃分的?答：關(guān)于端承型樁與摩擦型樁的劃分，主要取決于土層分布，但也與長、的剛度、樁端是否擴(kuò)底、成樁方法等有關(guān)。2-7試比較兩類樁基設(shè)計方法(定值設(shè)計法、概率極限狀態(tài)設(shè)計方法)。答：采用定值設(shè)計方法進(jìn)行承載力驗算時，樁頂荷載取標(biāo)準(zhǔn)組合值，則不能超過單樁承載力特征值或承載力容許值;采用概率極限狀態(tài)設(shè)計方法進(jìn)行承載力驗算時，頂荷載取基本組合值，則不能超過單樁承載力設(shè)計值。2-8單樁極限承載力的確定方法有哪些?答：單樁承載力的確定方法主要有靜載荷試驗法，經(jīng)驗參數(shù)法，靜力計算法，靜力觸探等原位測試法，動力法等。2-9如何根據(jù)樁的豎向靜載荷試驗Q-S曲線確定單樁承載力?答：陡降形Q-S曲線發(fā)生明顯陡降的起始點對應(yīng)的荷載或S-lgt曲線毛部明顯向下彎曲的前一級荷載值即為單樁極限承載力。緩變形Q-S曲線，破壞荷載較難確定，一般取S-40mm對應(yīng)的荷載作為單樁極限承載力;樁長大于40m時，宜考慮樁身彈性壓縮量;對于大直徑(直徑不小于800mm)樁可取S=0.05D(D為樁端直徑)對應(yīng)的荷載。2-10什么是群樁效應(yīng)?主要影響因素有哪些?答：群樁在豎向荷載作用下，由于承臺、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，樁群中任一根樁(即基樁)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，群樁沉降也明顯地超過單樁，這種現(xiàn)象就是群效應(yīng)。主要影響因素有：承臺底樁周樁端的土性、樁數(shù)、樁距、樁長、樁長與承臺的寬度比、成樁方式2-11試分析群樁效應(yīng)的機(jī)理。答：樁基礎(chǔ)常以群樁的形式出現(xiàn)，樁的頂部與承臺連接。在豎向荷載作用下，一方面承臺底面的荷載由樁承擔(dān)，樁頂將荷載傳遞到樁側(cè)土和端土上，各之間通過樁間土產(chǎn)生相互影響;另一方面，在一定條件下樁間土也可通過承臺底面參與承擔(dān)來自承臺的豎向力。最終在樁端平面形成了應(yīng)力的疊加，從而使樁端平面的應(yīng)力水平大大超過單樁，應(yīng)力擴(kuò)散的范圍和深度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單樁。這些影響的綜合結(jié)果使得群樁的工作性狀與單樁有很大的區(qū)別，群樁-土-承臺形成一個相互影響和共同作用的體系。2-12簡述剛性承臺群樁的樁頂荷載分配規(guī)律。答：中心樁樁頂荷載最小，角樁荷載最大，邊樁荷載次之。2-13實用中群樁的破壞模式分為哪兩種破壞模式?答：群樁側(cè)阻的破壞、群樁端阻的破壞。2-14群樁承載力的確定方法有哪兩類?JG]94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》采用的是哪類方法?答：以單樁極限承載力為參數(shù)的群樁效率系數(shù)法、以土體強(qiáng)度為參數(shù)的極限平衡理論法。JG]94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》采用的是群樁效率系數(shù)法。2-15什么是單樁、基樁、復(fù)合基樁?答：單樁——單獨的一根樁基樁——樁群中任一根樁復(fù)合基樁——常規(guī)樁基礎(chǔ)中由單樁及其對應(yīng)面積的承臺下地基土組成的復(fù)合承載基樁2-16樁的抗拔承載力主要取決于哪些因素?答：樁的抗拔承載力受兩方面因素的制約:一是樁身材料的抗拉強(qiáng)度;二是樁周表面特性(即樁-土側(cè)壁截面的幾何特征)和土的物理力學(xué)特性。2-17單樁上拔荷載-位移關(guān)系有哪些特點?答：等截面抗拔單樁1）上拔荷載-位移曲線的第一、第二拐點相距很近或很難區(qū)分，接近極限荷載時曲線變化也不顯著，但變形量在抗拔力達(dá)極限值后陡變上升。2)當(dāng)向上變形量超過極限抗拔力的變形后，隨著的上拔量的增加，抗拔力相反地會下降，樁迅速破壞。2-18抗拔力與入土深度的關(guān)系如何?答：在上拔荷載作用下，不論單樁還是群樁都有一個最優(yōu)化的人土深度。原因是樁在上拔荷載作用下，樁周土松動范圍占整個入土深度的比例較大，抵抗樁拔出的剪應(yīng)力要有足夠的入土深度才會增長。2-19JG]94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》是如何確定單樁抗拔承載力和群樁抗拔承載力的?答：單樁抗拔承載力——將抗壓樁側(cè)壁摩阻力乘上一個拔樁折減系數(shù)λ，得到等截面樁的單樁抗拔極限承載力群樁抗拔承載力(1)群樁呈非整體破壞時基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按單樁抗拔承載力(2)群樁呈整體破壞時基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算2-20擴(kuò)底樁的上拔荷載-位移曲線與等截面樁相比有何特點?答：等截面抗拔樁——達(dá)到極限抗拔阻力時相應(yīng)的上拔位移也很小，荷載-位移曲線有明顯的轉(zhuǎn)折點，甚至有峰后低頭減強(qiáng)的現(xiàn)象。擴(kuò)底抗拔樁——在相當(dāng)大的上拔變位變化幅度內(nèi)，上拔阻力可隨上拔位移量持續(xù)不斷地同步增長，呈現(xiàn)所謂的抗拔“有后勁”的現(xiàn)象，擴(kuò)底的荷載-位移曲線就顯示出了該“后勁”。2-21什么是樁的負(fù)摩阻力?產(chǎn)生的原因有哪些?答：當(dāng)樁周土體因某種原因發(fā)生下沉，其沉降速率大于樁的下沉?xí)r，則樁側(cè)土就相對于樁作向下的位移，從而使土對樁產(chǎn)生向下作用的摩阻力即負(fù)摩阻力。原因：1)在樁基礎(chǔ)附近地面大面積堆載，引起地面沉降，對樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力2)土層中抽取地下水或其他原因，地下水位下降，使土層產(chǎn)生自重固結(jié)下沉。3)樁穿過欠固結(jié)土層(如填土)進(jìn)人硬持力層，土層產(chǎn)生自重固結(jié)下沉。4)樁數(shù)很多的密集群樁打樁時，使樁周土中產(chǎn)生很大的超孔隙水壓力，打樁停止后樁周土的再固結(jié)作用引起下沉。2-22什么是中性點?影響其位置的因素有哪些?答：中性點為正、負(fù)摩阻力變換處的位置，即該點就是正負(fù)摩阻力的分界點。該斷面處，樁土位移相等、摩阻力為零樁身軸力最大。影響因素：1)樁底持力層的剛度2)樁周土的壓縮性和應(yīng)力歷史。3)樁周土層上的外荷載。4)樁的長徑比。5)時間效應(yīng)。2-23簡述摩擦型樁與端承型樁兩種情況下的負(fù)摩擦樁承載力驗算方法。答：

第三章思考題3-1簡述單樁沉降量的組成。答：1)樁身的彈性壓縮2)樁端下土體壓縮所產(chǎn)生的樁端沉降，包括由于樁側(cè)摩阻力向下傳遞引起的樁端下土體壓縮，以及由于樁端荷載引起的樁端下土體壓縮。3)樁端產(chǎn)生的刺入變形3-2影響單樁沉降的因素主要有哪些?答：荷載水平PPu、樁的長徑比L/d、樁端持力層的模量Eb與樁周土的模量Es之比、樁的相對剛度系數(shù)K(K=EP3-3剛性樁與柔性樁的劃分主要取決于什么指標(biāo)?答：樁的長徑比L/d和樁的相對剛度系數(shù)K3-4什么是沉降的群樁效應(yīng)?為什么說群樁效應(yīng)對沉降的影響比對承載力的影響更為顯著和重要?答：由于群樁相鄰樁應(yīng)力的重疊使樁端平面以下應(yīng)力水平比單樁高，附加應(yīng)力沿深度方向的衰減比單樁更慢，因此影響深度與壓縮層厚度也大大超過單樁。一般在相同的樁頂荷載下群樁的沉降量比單樁沉降量大，群樁沉降延續(xù)的時間也比單樁長。沉降影響受樁周土體的變形影響較大，而承載力與樁周土體的強(qiáng)度關(guān)系更大。與強(qiáng)度相比，變形的影響范圍更大，影響更顯著。3-5沉降計算方法有哪些?答：主要有荷載傳遞法、彈性理論法、剪切位移法、數(shù)值計算法及各種簡化計算方法。3-6簡述荷載傳遞分析法的基本原理。此方法可以進(jìn)行群樁分析嗎?為什么?答：把樁劃分為若干彈性單元，每一單元與土體之間用非線性彈簧聯(lián)系，以模擬樁土之間的荷載傳遞關(guān)系。樁端處的土也用非線性彈簧與樁端聯(lián)系。這些非線性彈簧的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，表示樁側(cè)摩阻力τ(或樁端抗力σ)與剪切位移S(或樁端位移S)的關(guān)系。τ-S或σ-S關(guān)系稱為傳遞函數(shù)。將荷載傳遞函數(shù)用于豎向受荷樁的受力變形分析，即為荷載傳遞分析法。3-7簡述彈性理論法的基本原理。答：將地基視為半無限彈性體，采用以Mindlin解為基礎(chǔ)的多種分析方法，通常稱為彈性理論分析方法。在工作荷載下，由于樁側(cè)和樁端土體中的塑性變形不明顯，故可近似應(yīng)用彈性理論和疊加原理進(jìn)行沉降分析。3-8寫出彈性理論法計算單樁沉降的Poulos參數(shù)解公式，并以此公式及其圖表分析影響單樁沉降的因素。答：3-9彈性理論法的群樁沉降計算方法可分哪三類?答：(1)疊加法（2）沉降比法（3）整體共同作用分析法3-10簡述剪切變形傳遞法的基本原理以及該法的適用情況答：當(dāng)樁頂荷載水平較小時，樁在豎向荷載作用下，可以認(rèn)為樁與土之間不發(fā)生相對滑動，樁周土隨著樁的沉降相應(yīng)地發(fā)生剪切變形，相應(yīng)的剪應(yīng)力z從側(cè)表面沿徑向向外擴(kuò)散到周圍土體中。3-11群樁沉降計算的簡化方法主要有哪些?答：實體深基礎(chǔ)法、明德林-蓋得斯法、簡易理論法、半理論半經(jīng)驗公式法、疏樁基礎(chǔ)方法、減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)方法。3-12JG]94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中，樁基沉降的等效作用分層總和法對于實體深基礎(chǔ)的假定有哪些。答：樁端以下土中的應(yīng)力計算仍采用淺基