桩基础设计方法综述

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1、设计与装饰广东建材2016年第12期桩基础设计方法综述王景梅陈家俊肖芳姚欣(广东交通职业技术学院土木工程学院)【摘要】本文对桩基础设计方法进行系统的分类和综述，总结了容许应力设计法、一般可靠度设计方法和扩展可靠度设计方法的原理和特点。比较三种设计方法的特点，为桩基础设计提供借鉴，具有较好的工程参考价值。【关键词】桩基础；容许应力；可靠度；设计方法1引言随着经济和科技的高速发展，各种高、大、重、深建筑物不断涌现，工程对地基基础提出了更高的要求。桩基础因承载力高、沉降小、稳定性好、适应地基及荷载类型范围广等优点，被广泛地用作高层建筑、

2、水利水电枢纽、铁路公路工程、桥梁工程等的基础形式。桩基础的失稳破坏会引发支撑的上部结构发生破坏，给人民的生命和财产造成巨大损失，并且由于其破坏的隐蔽性，使得破坏桩基的修复极为困难而且耗资巨大。因此，桩基础的安全对工程至关重要。而桩基础设计方法是桩基安全性的基本保障，研究桩基础设计方法的发展和优缺点不仅对桩基础安全性和可靠性评价有重要意义，而且可以为桩基失稳破坏的防治工作提供有效的指导，具有重要的工程参考价值。本文结合国内外桩基础设计规范[m]，对桩基础设计方法进行系统的分类和综述，将桩基础设计方法分为容许应力设计法、一般可靠度设计

3、方法和扩展可靠度设计方法三类，并对比各种方法的优缺点，为桩基础设计提供借鉴。2桩基础设计方法2．1容许应力设计法2．1．1方法介绍桩基础的设计应保证桩身强度和桩基的地基强度有一定的安全度，也应保证桩顶的沉降小于上部建筑物允许的沉降。目前，桩基础设计的传统方法是容许应力设计法，又称安全系数法。该方法将荷载、承载力(抗力)和土性参数等均视为不变的定值，采用根据经验确定的安全系数进行设计。一50一我国现有桩基规范和实际工程设计中，大多数是按照容许应力设计法的原理来进行设计的。以《建筑桩基技术规范》踟为例，荷载效应标准组合情况下桩基竖向承

4、载力设计计算时，轴心竖向力作用下要满足下式要求NK≤R(式1)偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应满足下式的要求：N融≤1。2R(式2)式中：N。——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或符合基桩的平均竖向力：Nh。——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，桩顶最大竖向力；R——基桩或复合基桩竖向承载力特征值。2．1．2特点分析容许应力设计法(即安全系数法)将荷载、承载力(抗力)和土性参数等均视为不变的定值，这与实际情况不相符。实际上，荷载、承载力、土性参数的实测值都不是定值，而是具有变异性和不确定性的随机变量。这种不考虑土的类型、

5、场地土的空间随机性和变异性等不确定因素的存在，而采用同一安全系数进行设计的方法，存在着较为明显的缺陷，并不能完全保证结构的安全性[8]。但需要说明的是，即使容许应力设计法存在以上缺陷，但由于其简单、方便，实用性强，故在工程中仍被广泛采用。2．2一般可靠度设计方法2．2。1方法介绍近二十年来，岩土可靠性问题在工程中的地位越来越重要，是国内外学术界关注的热点问题之一。目前，国内外采用可靠度设计法的规范有：我国(《工程结构可靠广东建材2016年第12期设计与装饰度设计统一标准》GB50513—2008)的分项系数设计法[“，美国的公路结

6、构基础采用的载荷与抗力系数设计法[2]和输电线结构基础采用的多项抗力系数设计法E3—41，欧洲岩土规范Eurocode7的分项系数设计法嘲，加拿大的国家建筑规范嘲等。以欧洲岩土规范Eurocode7的分项系数设计法为例鞫，包含了三种设计方法，分别是设计方法1(组合1或2)，设计方法2和设计方法3。这些方法均要求结构在使用期间超过极限状态的概率(pf)小于规范规定的目标失效概率值(pT)，承载能力极限状态下目标失效概率PT=7．2×10。桩基础在轴向受压的承载力极限设计状态下，设计公式如下：F。，d≤R。d(式3)F。，。是桩的设计

7、荷载，R。，。是桩的设计抗力，竖向设计荷载Fc，。用下式表示：Fo，d=YGGk+Y艘k(式4)G。是永久荷载特征值，Qk是可变荷载特征值，y。和vo相关分项荷载系数。欧洲规范中已给出v。和Y。的取值。桩的设计抵抗力是按下式计算：Ro,H=Rb，d+R。d=Rb，k／gb+R。，k／Y。(式5)R。．。和R州是桩端和桩侧抗力设计值，R吣和R。．。是桩端和桩侧抗力特征值，“和Y。是相关分项抗力系数。2．2．2特点分析一般可靠度设计方法是以可靠指标度量桩基的可靠度，利用分项系数的极限状态设计表达式进行计算。它运用概率分析方法，对桩基的

8、可靠性给出科学的度量，明确地提出了可靠度的定义和可靠指标的计算公式，对桩基的可靠概率作了近似的相对估计，改变了过去采用定值安全系数时主要依靠经验的做法。考虑到若直接采用目标可靠指标来进行桩基设计，由于计算太繁琐，故该法常用以各基本变量的标准值和分项