《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》教案 教學(xué)設(shè)計(jì) 第29次 基樁內(nèi)力計(jì)算

福建船政交通職業(yè)學(xué)院教案NO.29教師姓名盛海洋授課班級(jí)21城軌1授課形式講授授課日期2023年6月3日第16周授課時(shí)數(shù)2章節(jié)名稱§9-3基樁內(nèi)力和位移計(jì)算§9-4樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟教學(xué)目的1、掌握土的橫向抗力、地基系數(shù)、單樁、單排樁、多排樁、樁的計(jì)算寬度、剛性構(gòu)件和彈性構(gòu)件的概念和特性。2、學(xué)會(huì)單樁及單排樁計(jì)算。3、掌握樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟。掌握沉井基礎(chǔ)的組成、構(gòu)造和旱地上沉井的施工的方法和步驟。了解地下連續(xù)墻施工環(huán)節(jié)。教學(xué)重點(diǎn)1、橫向抗力、地基系數(shù)、單樁、單排樁、多排樁、樁的計(jì)算寬度、剛性構(gòu)件和彈性構(gòu)件的概念和特性。2、單樁及單排樁計(jì)算。3、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟。掌握沉井基礎(chǔ)的組成和構(gòu)造，旱地上沉井的施工的方法和步驟。教學(xué)難點(diǎn)1、單樁及單排樁計(jì)算。2、確定基樁的根數(shù)及其在平面上的布置。樁數(shù)與平面布置、樁基驗(yàn)算。教學(xué)媒體板書課后分析復(fù)習(xí)舊課，導(dǎo)入新課：（時(shí)間）10’單樁軸向容許承載力的確定方法有：靜載試驗(yàn)法、經(jīng)驗(yàn)公式法、理論公式法、靜力觸探法。掌握：一個(gè)概念、六種方法、一個(gè)試驗(yàn)、兩個(gè)公式。什么是負(fù)摩阻力？教學(xué)過程（時(shí)間）100’/60’教學(xué)提示§9-3基樁內(nèi)力和位移計(jì)算一、基本概念（一）土的橫向抗力和地基系數(shù)1、深度z處土的橫向抗力：σzx=Cx（KPa）式中C為地基系數(shù)（kN/m3）。2、地基系數(shù)的物理意義：使地基產(chǎn)生單位變形時(shí)所需施加的壓力強(qiáng)度，也即樁側(cè)某點(diǎn)發(fā)生單位橫向位移時(shí)，土對(duì)樁的橫向抗力。（二）單樁、單排樁和多排樁1、單樁或與橫向外力作用方向相垂直的單排樁（圖3-43）Pi=N/nQi=H/nMi=M/n2、多排樁或順橫向力作用方向的單排樁（圖3-44）（三）樁的計(jì)算寬度b1多排樁或順橫向力作用方向的單排樁，每根樁的計(jì)算寬度為：b1=KφK0Kb單樁或與橫向外力作用方向相垂直的單排樁的計(jì)算寬度可按下式計(jì)算：矩形截面樁柱b1=b+1（m）圓形截面樁柱b1=0.9（b+1）（m）（四）剛性構(gòu)件和彈性構(gòu)件當(dāng)αL≤2.5時(shí)，可將樁柱視為剛性構(gòu)件。當(dāng)αL>2.5時(shí)，可將樁柱視為彈性構(gòu)件。二、單樁及單排樁計(jì)算（一）樁的撓曲微分方程及樁的內(nèi)力和變位的計(jì)算公式。（二）計(jì)算步驟：1、求出每根樁樁頂受力Pi、Qi和Mi及地面或局部沖刷線處橫向荷載。2、驗(yàn)算單樁軸向承載力。3、計(jì)算b1和α，判別是否為彈性構(gòu)件，如果是，則可繼續(xù)。4、計(jì)算MZ繪出MZ的分布圖，找出最大彎矩值及其位置，以便驗(yàn)算樁的截面強(qiáng)度或配置鋼筋。5、計(jì)算墩（臺(tái)）頂水平位移?！?-4樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)包括樁的類型及幾何尺寸的選擇、單樁承載力的確定、確定樁數(shù)與平面布置、樁基驗(yàn)算、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、承臺(tái)設(shè)計(jì)等。一、樁基礎(chǔ)類型的選擇1、樁基礎(chǔ)類型、承臺(tái)位置和尺寸的選定2、柱樁樁基和摩擦樁樁基的選定3、單排樁基礎(chǔ)和多排樁基礎(chǔ)的選定4、施工方法的選擇5、承臺(tái)尺寸的擬定二、樁徑、樁長(zhǎng)的擬定和單樁容許承載力的確定1、樁徑的擬定2、樁長(zhǎng)的擬定3、單樁容許承載力的確定三、確定樁的根數(shù)及其在平面上的布置1、確定樁數(shù)：初步估算樁數(shù)時(shí)，不考慮群樁效應(yīng)，根據(jù)單樁承載力特征值估算。若樁基為中心受壓，按公式8.10計(jì)算n≥Fk+Gk/Ra,8.10n-樁數(shù);Fk-承臺(tái)頂面豎向荷載;Gk-承臺(tái)及土自重;Ra-復(fù)合基樁的豎向承載力特征值。偏心受壓，若樁的布置使群樁橫截面的重心與荷載合力作用點(diǎn)重合,仍按8.10,否則,樁數(shù)應(yīng)增加10-20%。2、樁的平面布置：即布樁（圖8.2），a矩形排列、三角形網(wǎng)格的梅花式-使用柱下樁基；b單排、雙排等距-使用墻下樁基；c不等距離-筏形或箱形基礎(chǔ)，沿柱網(wǎng)、肋梁或隔墻的軸線布置。另外，樁距要符合表8.6規(guī)定。樁距太大會(huì)增加承臺(tái)的工作量，過小將引起樁間應(yīng)力重疊。四、樁基驗(yàn)算1、單樁承載力驗(yàn)算（1）中心豎向力作用下，Nmax+G≤k[P]，按公式8.11計(jì)算Qk=Fk+Gk/n≤Ra8.11Qk-中心豎向力作用下任一單樁豎向力;Fk-承臺(tái)頂面豎向荷載;Gk-承臺(tái)及土自重;Ra-復(fù)合基樁的豎向承載力特征值.（2）偏心豎向力作用下，按公式8.12計(jì)算Qik=Fk+Gk/n+x、y軸彎矩≤Ra8.12Qkmax≤1.2Ra8.132、樁基軟弱下臥層驗(yàn)算按公式8.14計(jì)算σz+γiz≤qukw/γq8.14γi-軟弱下臥層頂面以上各土層加權(quán)平均值；z-地面到軟弱下臥層頂面的深度；qukw-軟弱下臥層經(jīng)深度修正的地基極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；γq–地基承載力分項(xiàng)系數(shù)，取1.65;σz-軟弱下臥層頂面的附加應(yīng)力,分以下2種情況計(jì)算:(1)樁距sa≤6d的群樁基礎(chǔ),按整體沖剪破壞考慮(圖8.3a)，按公式8.15計(jì)算：σz=8.15讀書(2)樁距sa>6d的群樁基礎(chǔ),按公式8.16計(jì)算：σz=8.16讀書3、樁基沉降計(jì)算讀書A需要驗(yàn)算，B不需要驗(yàn)算。樁基內(nèi)任意一點(diǎn)的最終沉降量，可用單向壓縮分層總和法，按8.17計(jì)算:s=ψψes′8.17s-樁基最終沉降量;ψ-樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，讀書；ψe-樁基等效沉降系數(shù)；s′-按單向壓縮分層總和法計(jì)算出的樁基沉降量。五、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括樁身構(gòu)造要求、配筋要求等?；炷令A(yù)制樁、混凝土灌注樁。略六、承臺(tái)設(shè)計(jì)（一）承臺(tái)設(shè)計(jì)包括確定承臺(tái)的材料、底面標(biāo)高、平面形狀及尺寸、承臺(tái)的厚度及與樁的聯(lián)結(jié)，進(jìn)行承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算、正截面受彎、斜截面受剪、受沖切和局部受壓承載力計(jì)算，承臺(tái)配筋，承臺(tái)抗裂性、變形驗(yàn)算等。略（二）承臺(tái)強(qiáng)度的驗(yàn)算七、驗(yàn)算樁基礎(chǔ)整體承載力八、計(jì)算墩臺(tái)頂?shù)乃轿灰痞?x1-φ1l1+Δ0課程小結(jié)：5’1、橫向抗力、地基系數(shù)、