基础工程桩基变形(1)

,桩基变形验算,主讲：郭建学生成都理工大学环境与土木工程学院14级土木工程8班,知识回顾,知识回顾,知识回顾,负摩阻力验算,地面分布大面积荷载时,下拉荷载,只考虑中性点以下部分,对于摩擦型桩：,对于端承型基桩：,负摩阻力验算,地面分布大面积荷载时,下拉荷载,知识回顾,1.单桩或群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算：,2.群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算：,3.抗拔承载力验算,目录,CONTENTS,01,本节要点,本节要点,1,2,3,桩基的沉降变形控制标准，桩基沉降计算时,单桩、排桩、疏桩基础的沉降，软土地基减沉复合疏桩基础,计算桩基沉降的实体深基础法，Mindlin应力公式法,02,桩基沉降计算要求,桩基沉降基本要求,1.桩基规范建筑桩基沉降变形计算之不应大于桩基沉降变形允许值,3.沉降变形可采用下列指标沉降量沉降差整体倾斜局部倾斜,2.桩基的变形控制指标,：基础某点的沉降值,：基础两点或相邻基础中点的沉降量差值,：建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离比值,：墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉降差与其距离的比值,1.桩基沉降基本要求,桩基沉降基本要求,1.建筑桩基沉降变形允许值,桩基沉降基本要求,由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型复杂、相互影响等因素引起的地基沉降变形，不同结构形式控制因素不同，详细见下表：,03,桩基变形验算,桩基变形验算,一般桩基础的沉降由三部分组成：1.桩身材料的弹性压缩2.桩端以下土层在桩侧阻力和桩端阻力两者反力作用下的压缩变形3.桩周土在桩侧阻力的反力和承台底部压力共同作用下的压缩变形,分析沉降的三个组成部分:1.桩材的弹性压缩与桩长成正比、与桩材的弹性模量成反比，如桩不是很长（小于40m）计算得桩材的弹性压缩量很小，可忽略不计。2.对嵌岩桩可忽略桩端以下土层的沉降、或端承型桩基的地质条件不复杂、荷载均匀、桩端以下没有软弱土层，也可以不计桩端以下土层的沉降。3.桩周土的沉降在不计前两种沉降的条件下，只会引起承台底的脱空，不产生桩基础的沉降。,综上：一般桩基可不进行沉降验算，只需按承载力计算，但是重要建筑必须验算。,桩基变形验算,桩基变形验算,桩基的变形验算可分两种情况讨论,1.一般桩基础，包括群桩基础，单桩、单排桩、疏桩基础;,2.软土地基减沉复合疏桩基础；,桩基变形验算,1、一般桩基础,1.1群桩基础目前群桩沉降计算方法大多数是是半经验半理论的方法，这里着重介绍等效实体深基础法，了解Mindlin应力公式法解。,等效实体基础法：将整个桩基础（包括承台、桩间土）看作一等效实体深基础。按分层总和法计算。,桩基变形验算,1.等效作用面位于桩端平面；2.等效作用面积为桩承台投影面积；3.等效作用附加应力近似取承台底平均附加应力；4.等效作用面以下的应力分布采用各项同性均质直线变形体理论；,等效实体法作出如下假设：,对于桩中心距小于或等于6倍桩径的桩基在附加压力p0的作用下，桩端下各土层最终沉降量计算：,（5-59）,桩基变形验算,其中等效附加压力近似取承台底平均附加压力，以矩形为例有：,当计算矩形桩基础中心点的沉降时,（5-59）可简化为：,（5-58）,（5-60）,上式中涉及到查附表B，详见P269,桩基变形验算,获得的分层总和法计算结果后，桩基础的最终沉降量修正有：,式中：,附录CP272,为什么群桩的距径比范围是3-6？,（5-61）,（5-62）,（5-63）,桩基变形验算,沉降计算深度应根据应力比法确定，即要求满足计算深度处的附加应力不超过自重应力的0.2倍。,桩基变形验算,1.2单桩、单排桩、疏桩基础,桩基规范对于单桩、排桩、桩距Sa6d的疏桩基础的沉降计算采用单向分层总和法，根据承台底土是否分担荷载又分下面两种情况考虑：,1.承台底地基土不分担荷载的基础,桩端平面以下地基中由桩基引起的附加应力，按考虑桩径影响的Mindlin解确定，将沉降计算点水平面影响范围内各桩基对应力计算点产生的附加应力叠加。采用单向分层总和法计算土层的沉降，并计入桩身压缩se。桩基的最终沉降量按下列公式计算得：,（5-64）,桩基变形验算,式中：水平面影响范围内各桩基对应力计算点桩端平面以下第i层土1/2厚度处产生的竖向附加应力之和：,计算桩身压缩：,最终沉降计算深度zn按应力比法确定有：,附录DP276,（5-65）,（5-66）,桩基变形验算,2.承台底地基土分担荷载的基础,将承台底土压力对地基中某点产生的附加应力按布西奈斯克解确定，与基桩产生的附加应力叠加，采用单向分层总和法计算土层的沉降，并计入桩身压缩se。桩基的最终沉降量按下列公式计算得：,式中：水平面影响范围内各桩基对应力计算点桩端平面以下第i层土1/2厚度处产生的竖向附加应力之和：,（5-67）,（5-65）,桩基变形验算,承台压力对应力计算点桩端平面以下第i层土1/2厚度处产生的附加应力；,（5-68）,总结：1.在对群桩进行沉降计算时，把握住该计算式适用条件（1、2、3）、计算原理（等效实体，忽略桩身沉降）2.对于单桩、单排桩、疏桩基础计算式适用前提条件，计算原理（沉降计算由桩间土沉降和桩身沉降构成）,桩基变形验算,观察分析,1.公式5-64与5-59区别,.,2.5-59、5-63、5-64三个n值含义5-59、5-65中m值含义,.,3.为什么群桩效应不用考虑桩身沉降，而单桩等沉降需要考虑？,桩基变形验算,2、软土地基减沉复合疏桩基础,适用条件：1.软土地基上多层建筑，地基承载力不满足（基本满足）要求（以底层平面面积计算）；2.以减小沉降为目的，可设置穿越软弱土层的疏布摩擦型桩；3.桩和桩间土共同承担荷载；,定义：减沉复合疏桩基础:当软土地基上多层建筑地基承载力基本满足要求时，为减小沉降，可设置穿越软弱土层进入相对较好土层的疏布摩擦型桩的复合桩基，其荷载由桩和桩间土共同分担,桩基变形验算,桩基规范承台面积Ac和桩数n按下式计算：,式中：Ac-桩基承台总净面积；fak-承台底地基承载力特征值；-承台面积控制系数，0.6；n-桩基数；c-桩基承台效应系数，由前式确定,桩基变形验算,减沉符合疏桩基础中点沉降计算式,式中：,由承台底地基土附加应力作用下产生的中点沉降Ss（mm),由桩土相互作用产生的沉降Ssp（mm),（5-69）,（5-70）,（5-71）,桩基变形验算,按荷载效应准永久组合的假想天然地基的平均附加压力（kPa),找一找:公式2-64,（5-72）,总之，对软土地基减沉复合疏桩基础沉降计算即计算疏桩基础中点沉降，它包括：承台底地基土附加压力作用下产生的中点沉降、桩土相互作用产生的沉降。所以我们在对疏桩基础沉降计算时，把握住大计算方向，作计算。,04,设计建议,设计建议,1.工程设计中有必要时，实体深基础的底面积和桩底截面附加应力可按地基规范的相关规定计算；,2.关于实体深基础法本法适用于摩擦型桩基，且其桩的中心距Sa6d，（d为桩径），当桩数超过9根（含9根）时，该桩基视为一假想的实体深基础。按实体深基础计算桩基时，可选扩散角法或摩擦力法，当桩基下的地基中有软弱下卧层时，还应验算该下卧层的承载力。,2.1考虑扩散角法该方法适用于桩尖下的土与桩侧的土质相近时（即摩擦型桩）假定荷载通过实体基础侧壁的摩擦力，以扩散角=/4（为桩长范围内土的内摩擦角，当为多层土时，可取各层土内摩擦角加权平均值）向土层深部传递。,轴心荷载时：,偏心荷载时：,其中实体基础底面积A：,设计建议,2.2考虑外围土的摩擦力法,该方法适用于桩尖下的土比桩周土要硬（即端承摩擦桩）,土对深基础的摩擦力s，作用在群桩外围的竖向面力，故实体深基础底面的压力应减去实体深基础侧面的摩擦力，即,轴心荷载时：,偏心荷载时：,设计建议,3.应重视对沉降经验数值的积累，事实上，桩基的沉降量值不可能完全按公式计算确定，根据丰富当地经验判断的沉降量值往往比按公式计算结果更可靠，有时甚至是确定沉降数值的决定性因素。,4.应加强沉降观测，以指导施工并为结构设计积累经验。,设计建议,式中：u-实体基础四侧表面积，u=2(A0+B0)Lqsa-作用于实体基础侧壁的摩擦力特征值，对于粘性土:对于砂土：qn为土的无侧限抗压强度特征值，N为静止侧向压力，K为安全系数，可取K=2-3,05,例题解答,例题解答,某地区拟建一座二级工业厂房，采用排架结构。根据地质情况及建筑物使用要求拟采用桩基础，相应作用标准组合及基本组合时，柱传至设计地面处荷载均为F=2500kN，M=120kN.m，V=50kN，C30钢筋混凝土柱截面尺寸为600mmx600mm，场地详细地质情况见下图。,解题步骤：,1.确定已知参数；2.计算承台底附加应力；3.列沉降计算表