如何进行桩基的抗震设计

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1、如何进行桩基的抗震设计-结构理论液化土在我国分布广泛，从东部沿海至西南、西北内陆地区均广泛存在。可液化土场地的处理，对于我国的国民经济建设有着重要的意义，在我国对于可液化土通常有以下几种处理方法：换填垫层法、强夯法、砂石桩法等。但以上几种方法在使用时均有各种限制，在实际工程中，对于中等以上液化的场地，我们通常采用桩基础，桩基础是由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台共同组成的基础，是深基础中最常用的一种形式，它能较好地适应各种地质条件及各种荷载情况，具有承载力高、变形量小、抗液化等特点，特别是在高层建筑、重型厂房、桥梁、港口码头等工程中得到了广泛的应用。随着桩基工程的迅速发展和

2、工程部门对于地震认识的不断加深，桩基础的抗震性能已经成为当今岩土地震工程的一个难点；而液化土中桩基的抗震设计更成为其中的热点。一方面，由地基输入桩基的地震作用在有桩时比无桩时更难以准确估算，另一方面，桩在土中承受水平向地震作用时，其工作状态属于弹性地基梁或弹塑性地基梁取决于地基土在地震作用下的状态。虽然到目前为止，国内外应用地震反应分析和桩、土、上部结构相互作用理论来解决桩基在液化土中的动力响应问题还远远未达到实用阶段，但在国内外的规范中对该问题存在一些简化的设计方法。1现行及历史各规范中液化土中桩基抗震计算方法1.1现行规范综合法此法为《建筑抗震设计规范》中推荐的方法。该法

3、适用于存在液化土层的低承台桩基抗震验算。根据液化土层是否分担承载力而分为两种情形考虑，取其中不利者作为桩基设计的依据，并且在桩的竖向和水平承载力计算中均考虑了液化影响折减系数，可以说是在两阶段法基础上考虑了折减系数法，代表了目前国内规范中关于液化土中桩基抗震设计的较全面的方法。（1）桩承受全部地震作用，桩承载力按非液化土中桩基承载力取用，液化土水平抗力乘以折减系数。因为地面加速度最大时刻出现在液化土的孔压比为小于1（常为0.5～0.6），此时土尚未充分液化，只是刚度比未液化时下降了好多，因此可对液化土的刚度作一折减，即使最大地震作用时刻土层已发生局部液化，考虑到液化的减震作用

4、将使最大地震作用衰减，加上折减系数这个因子从而也得到了补偿。（2）假定液化层全部液化，但仍有较小水平地震作用于桩基，桩水平承载力特征值可提高25％，考虑到液化土层全部液化后的较低水平地震作用（按水平地震影响系数最大值的取用），验算原则在前一种情况验算原则的基础上，还应按静力荷载组合校核桩身的强度与承载力。这是因为液化土中空隙水压力的消散往往需要很长时间，往往于震后才出现喷砂冒水，其间常有沿桩与基础四周排水现象，这说明此时桩身摩擦力已大减，从而会出现竖向承载力不足。在此方法中不计承台旁的土抗力或地坪的分担作用是出于安全考虑，作为安全储备。1.2现行规范打入桩法该法适用于打入式预

5、制桩及其他挤土桩平均桩距为2.5～4倍桩径且桩数不少于5×5时，可计入打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响，可按桩间土不液化、桩基外侧无应力扩散的假想墩式基础来校核桩基抗震能力，单桩的承载力因液化而折减；但当打桩后桩间土标准贯入锤击数值达到不液化的要求时，单桩承载力可不折减。刘惠珊总结了可液化土中考虑挤密作用打入桩的设计步骤考虑打桩加密效果的设计方法，在日、美、我国均已有工程实例，只是尚未作为一个通用方法来应用，对于多桩的结构，这种方法可收到较好的经济效果。此法是《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中采用的方法。但在实际工程应用中限制较多，仅对于大面

6、积施打的桩筏基础，群桩基础存在使用价值。1.3历史规范折减系数法最初为简化计算起见，国内外规范在处理液化土中桩基的抗震设计问题时，将液化土层的水平承载力取为零。如我国《工业与民用建筑灌注桩设计与施工规程》（JGJ4－80）中规定：当液化层为表层土层时，不考虑液化土层的承载力。此时桩基承台实际变为高桩承台。当液化层为中间层时，按m值法计算桩基的水平承载力时，将液化土层的m值取零，利用其他非液化土层的m值加权平均值计算桩身应力。此方法对于松散的砂土来说，地震时液化土层完全失去了承载力；零折减法正是反映了此类最不利的情况，即设计地震力发生的时刻液化土层的水平承载力为零。此方法称为“

7、折减系数法”，是考虑液化土层中桩基性能的一种简化方法，也是目前桩基抗震设计中常用的方法。但当承台下可液化土层厚度大时，用此法进行桩基的抗震设计时，结果偏于保守，桩内配筋量很高，设计、施工方面很困难，且造价高。所以针对这种保守的简化方法，工程界一直在寻求更经济合理的新设计方法。我国《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111-87）规定液化土层的侧抗力按层位和液化安全系数之值进行折减。此法对液化土的承载力不是一概取零，而是视液化土层深度及物理状态的不同，在桩的水平力抗震验算中（我国规范一般采用m值法）将液化土的