群桩基础的竖向分析及验算

1、1群桩基础的竖向分析及验算群桩基础的竖向分析及验算 一、一、群桩基础的工作性状及其特点群桩基础的工作性状及其特点 二、二、群桩基础承载力验算群桩基础承载力验算 三、三、群桩基础沉降验算群桩基础沉降验算 back2一、群桩基础的工作一、群桩基础的工作 性状及其特点性状及其特点 1 1柱桩群桩基础柱桩群桩基础2 2摩擦桩群桩基础摩擦桩群桩基础 back31 1柱桩群桩基础柱桩群桩基础 柱桩群桩基础通过承台分配到各基桩桩顶的荷柱桩群桩基础通过承台分配到各基桩桩顶的荷载，绝大部分或全部由桩身直接传递到桩底，由载，绝大部分或全部由桩身直接传递到桩底，由桩底岩层桩底岩层( (或坚硬土层或坚硬土层) )支承

2、。由于桩底持力层刚硬支承。由于桩底持力层刚硬，桩的贯入变形小，低桩承台的承台底面地基反，桩的贯入变形小，低桩承台的承台底面地基反力与桩侧摩阻力和桩底反力相比所占比例很小，力与桩侧摩阻力和桩底反力相比所占比例很小，可忽略不计。因此承台分担荷载的作用和桩侧摩可忽略不计。因此承台分担荷载的作用和桩侧摩阻力的扩散作用一般均不予考虑。桩底压力分布阻力的扩散作用一般均不予考虑。桩底压力分布面积较小，各桩的压力叠加作用也小面积较小，各桩的压力叠加作用也小(R(R可能发生可能发生在持力层深部在持力层深部) )，群桩基础中的各基桩的工作状态，群桩基础中的各基桩的工作状态近同于单桩。近同于单桩。 4如左图所示，可

3、以如左图所示，可以认为柱桩群桩基础认为柱桩群桩基础的承载力等于各单的承载力等于各单桩承载力之和，其桩承载力之和，其沉降量等于单桩承沉降量等于单桩承载量，即不考虑群载量，即不考虑群桩效应。因此，群桩效应。因此，群桩效应是针对摩擦桩效应是针对摩擦桩群桩基础而言。桩群桩基础而言。 1 1柱桩群桩基础柱桩群桩基础back52 2摩擦桩群桩基础摩擦桩群桩基础由摩擦桩组成的群桩基由摩擦桩组成的群桩基础，在竖向荷载作用下础，在竖向荷载作用下，桩顶上的作用荷载主，桩顶上的作用荷载主要通过桩侧土的摩阻力要通过桩侧土的摩阻力传递到桩周土体。由于传递到桩周土体。由于桩侧摩阻力的扩散作用桩侧摩阻力的扩散作用，使桩底处

4、的压力分布，使桩底处的压力分布范围要比桩身截面积大范围要比桩身截面积大得多得多( (如左图所示如左图所示) )，以，以使群桩中各桩传布到桩使群桩中各桩传布到桩底处的应力可能叠加，底处的应力可能叠加，6 群桩桩底处地基，土受到的压力比单桩大；且群桩桩底处地基，土受到的压力比单桩大；且由于群桩基础的基础尺寸大，荷载传递的影响范围由于群桩基础的基础尺寸大，荷载传递的影响范围也比单桩深也比单桩深( (如下图所示如下图所示) )，因此桩底下地基土层产，因此桩底下地基土层产生的压缩变形和群桩基础的沉降比单桩大。生的压缩变形和群桩基础的沉降比单桩大。 2 2摩擦桩群桩基础摩擦桩群桩基础7 在桩的承载力方面：

5、群桩基础的承载力也决在桩的承载力方面：群桩基础的承载力也决不是等于各单桩承载力总和的简单关系。工程不是等于各单桩承载力总和的简单关系。工程实践也说明，群桩基础的承载为常小于各单桩实践也说明，群桩基础的承载为常小于各单桩承载力之和，但有时也可能会大于或等于各单承载力之和，但有时也可能会大于或等于各单桩承载力之和。群桩基础除了上述桩底应力的桩承载力之和。群桩基础除了上述桩底应力的叠加和扩散影响外，桩群对桩侧土的摩阻力也叠加和扩散影响外，桩群对桩侧土的摩阻力也必然会有影响。摩擦桩群的工作性状与单桩相必然会有影响。摩擦桩群的工作性状与单桩相比有显著区别。群桩不同于单桩的工作性状所比有显著区别。群桩不同

6、于单桩的工作性状所产生的效应，可称产生的效应，可称群桩效应群桩效应，它主要表现在对，它主要表现在对桩基承载力和沉降的影响。桩基承载力和沉降的影响。 2 2摩擦桩群桩基础摩擦桩群桩基础8 影响群桩基础承载力和沉降的因素很复杂影响群桩基础承载力和沉降的因素很复杂，与土的性质、桩长、桩距、桩数、群桩的平，与土的性质、桩长、桩距、桩数、群桩的平面排列和大小等因素有关。面排列和大小等因素有关。 通过模型试验研究和野外测定表明，上述诸通过模型试验研究和野外测定表明，上述诸因素中，桩距大小的影响是主要的，其次是桩因素中，桩距大小的影响是主要的，其次是桩数数; ; 并发现当桩距较小，土质较坚硬时，在荷载并发现

7、当桩距较小，土质较坚硬时，在荷载作用下，桩间土与桩群作为一个整体而下沉，作用下，桩间土与桩群作为一个整体而下沉，桩底下士层受压缩，破坏时呈桩底下士层受压缩，破坏时呈“整体破坏整体破坏”指指桩、土形成整体，破坏形态类似桩、土形成整体，破坏形态类似- -个实体深基个实体深基础础; ; 2 2摩擦桩群桩基础摩擦桩群桩基础9而当桩距足够大、土质较软时，桩与土之间产而当桩距足够大、土质较软时，桩与土之间产生剪切变形，桩呈生剪切变形，桩呈 刺入破坏刺入破坏 。 在一般情况下群桩基础兼有这两种性状。现在一般情况下群桩基础兼有这两种性状。现通常认为当桩间中心距离至通常认为当桩间中心距离至6 6倍桩径时，可不倍

8、桩径时，可不考虑群桩效应。对于低桩承合群桩基础，承台考虑群桩效应。对于低桩承合群桩基础，承台底面土有可能会参与工作共同作用，承台底面底面土有可能会参与工作共同作用，承台底面土的反力将会分担部分外荷载，但此间题比较土的反力将会分担部分外荷载，但此间题比较复杂，目前还处在研究之中，尚未有公认的结复杂，目前还处在研究之中，尚未有公认的结论论。 2 2摩擦桩群桩基础摩擦桩群桩基础back10二、群桩基础承载力验算二、群桩基础承载力验算 正如上述，当桩距较大，单桩荷载传到桩正如上述，当桩距较大，单桩荷载传到桩底处的压力叠加影响较小时，可不考虑群桩效底处的压力叠加影响较小时，可不考虑群桩效应。应。公桥基规

9、公桥基规规定规定: :当桩距当桩距66倍桩径时，倍桩径时，不须验算群桩基础承载力，只要验算单桩容许不须验算群桩基础承载力，只要验算单桩容许承载力即可；当桩距承载力即可；当桩距66倍桩径时，需验算桩底倍桩径时，需验算桩底持力层土的容许承载力，持力层下有软弱土层持力层土的容许承载力，持力层下有软弱土层时，还应验算软弱下卧层的承载力。时，还应验算软弱下卧层的承载力。 111 1桩底持力层承载力验算桩底持力层承载力验算 摩擦桩群桩基础当桩间摩擦桩群桩基础当桩间中心距小于中心距小于6 6倍桩径时，如倍桩径时，如下图所示下图所示: :将桩基础视为相将桩基础视为相当于当于cdefcdef范围内的实体基础范围

10、内的实体基础，桩侧外力认为以，桩侧外力认为以p/4p/4角向角向下扩散，可按下式验算桩底下扩散，可按下式验算桩底平面处土层的承载力：平面处土层的承载力： 二、二、群桩基础承载力验算群桩基础承载力验算back12 （3-1063-106）式中：式中：桩底平面处的最大压应力桩底平面处的最大压应力( (kPakPa); );桩底以上土的平均容重桩底以上土的平均容重( (包括桩的重力在内包括桩的重力在内)(kN/m)(kN/m3 3); );承台底面以上土的容量承台底面以上土的容量(kN/m(kN/m3 3); );作用于承台底面合力的竖直分力伙作用于承台底面合力的竖直分力伙N);N);作用于承台底面

11、合力的竖直分力对桩底平面处计算面作用于承台底面合力的竖直分力对桩底平面处计算面积重心轴的偏心距积重心轴的偏心距(m);(m);二、二、群桩基础承载力验算群桩基础承载力验算13 假想的实体基础在桩底平面处的计算面积假想的实体基础在桩底平面处的计算面积a a* *b(b(见见图图)(m)(m2 2); );假想的实体基础在桩底平面处的截面模量假想的实体基础在桩底平面处的截面模量(m(m3 3); );承台底面处桩基平面轮廓的长度、宽度承台底面处桩基平面轮廓的长度、宽度(m(m）；）；承台的长度、宽度承台的长度、宽度(m)(m)基桩所穿过各土层范围内摩擦角的加权平均值基桩所穿过各土层范围内摩擦角的加

12、权平均值桩底平面处土的容许承载力（桩底平面处土的容许承载力（kPakPa）。）。其中其中h h十十i i属承台置于地面属承台置于地面( (或最大冲刷线或最大冲刷线) )以下的情以下的情况，如承台高出地面则况，如承台高出地面则h=0h=0，其深度即为，其深度即为图图b b。2 2软弱下卧层强度验算软弱下卧层强度验算 软弱下卧层验算方法是按土力学中土内应力分布软弱下卧层验算方法是按土力学中土内应力分布规律计算出软弱土层顶面处的总应力不得大于该处规律计算出软弱土层顶面处的总应力不得大于该处地基土的容许承载力，可参见第二章有关部分。地基土的容许承载力，可参见第二章有关部分。 二、二、群桩基础承载力验算

13、群桩基础承载力验算back14三、群桩基础沉降验三、群桩基础沉降验算算 超静定结构桥梁或建于软土、湿陷性黄土超静定结构桥梁或建于软土、湿陷性黄土地基或沉降较大的其它土层的静定结构桥梁墩地基或沉降较大的其它土层的静定结构桥梁墩台的群桩基础应计算沉降量并进行验算。台的群桩基础应计算沉降量并进行验算。 当柱桩或桩的中心距大于当柱桩或桩的中心距大于6 6倍桩径的摩擦桩倍桩径的摩擦桩群桩基础，可以认为其沉降量等于在同样土层群桩基础，可以认为其沉降量等于在同样土层中静载试验的单桩沉降量。中静载试验的单桩沉降量。 当桩的中心距小于当桩的中心距小于6 6倍桩径的摩擦桩群桩基倍桩径的摩擦桩群桩基础，则作为实体基础考虑，如下图所示，可采础，则作为实体基础考虑，如下图所示，可采用分层总和法计算沉降量。用分层总和法计算沉降量。公桥基规公桥基规规定规定墩台基础的沉降应满足下式要求：墩台基础的沉降应满足下式要求： 15 S2.0L S1.0LS2.0L S1.0L式中：式中