桩基础整体承载力的验算、桩基础的设计.ppt

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1、3.5.1群桩基础的竖向分析及验算3.5.1.1群桩基础的工作性状及其特点1.柱桩群桩基础3.5桩基础整体承载力的验算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，由桩底岩层(或坚硬土层)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(R可能发生在持力层深部)，群桩基础中的各基桩的工作状态近同于单桩。如下图所示，可以认为柱桩群桩基础的承载力等于各单桩承载力之和，其沉降量等于单桩承载

2、量，即不考虑群桩效应。因此，群桩效应是针对摩擦桩群桩基础而言。2.摩擦桩群桩基础由摩擦桩组成的群桩基础，在竖向荷载作用下，桩顶上的作用荷载主要通过桩侧土的摩阻力传递到桩周土体。由于桩侧摩阻力的扩散作用，使桩底处的压力分布范围要比桩身截面积大得多(如左图所示)，以使群桩中各桩传布到桩底处的应力可能叠加。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也比单桩深(如下图所示)，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。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。工程实践也说明，群桩基础的承载为常小于各单桩承载力之

3、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比有显著区别。群桩不同于单桩的工作性状所产生的效应，可称群桩效应，它主要表现在对桩基承载力和沉降的影响。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，上述诸因素中，桩距大小的影响是主要的，其次是桩数;并发现当桩距较小，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，桩底下士层受压缩，破坏时呈“整体破坏”。这时桩、土形成整体，破坏形态类似--个实

4、体深基础;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"刺入破坏"。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6倍桩径时，可不考虑群桩效应。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，尚未有公认的结论。3.5.1.2群桩基础承载力验算正如上述，当桩距较大，单桩荷载传到桩底处的压力叠加影响较小时，可不考虑群桩效应。《公桥基规》规定:当桩距≥6倍桩径时，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<6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时

5、，还应验算软弱下卧层的承载力。1.桩底持力层承载力验算摩擦桩群桩基础当桩间中心距小于6倍桩径时，如下图所示:将桩基础视为相当于cdef范围内的实体基础，桩侧外力认为以/4角向下扩散，可按下式验算桩底平面处土层的承载力：式中：max—桩底平面处的最大压应力,kPa;N—作用于承台底桩群形心点的竖向力,kN；G—所有桩及cdef范围内土的总重,kN；A—桩尖处假定的基础面积,m2；M—作用于承台底桩群形心点的力矩,kN·m；W—桩尖处假定的基础底面积的截面地抗拒,W=ab2/6；K—容许承载力提高系数P20表2-8；[]—桩尖处修正后的地基承载力允许值,kPa。A—桩尖处假定的基础面积,

6、m2；a、b—桩尖处假定的基础尺寸,m；a0b0—承台底面处尺寸,m；l—桩埋入土中部分的长度,m；—桩穿过土层内摩擦角加权平均值,°。[]—桩尖处修正后的地基承载力允许值,kPa。[σ]=[σ0]+K1γ1(b-2)+K2γ2(h-3)+10hwP19公式2-11式中：[σ0]—当地基土基本容许承载力，直接从规范查取，一般粘性土和砂土[σ0]如P18表2-5和表2-6；b—桩尖处假设基础最小边宽(或直径)(m)，当b<2m时，取b=2m计,当b>l0m时，按l0m计算;h—桩尖的理置深度(m)，对于受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算起;不受水流冲刷的基础，由天然地面算起;10hw—对于

7、水中桩，当持力层为不透水层时计算此项。持力层以下有软弱下卧层(指容许承载力小于持力层容许承载力的土层)，这时还应验算软弱下卧层的承载力，验算时先计算软弱下卧层顶面A(在基底形心轴下)的总应力(包括自重应力及附加应力)不得大于该处地基土的容许承载力(图2-8)。即：2.软弱下卧层承载力验算σh+z=γ1(h+z)+c(σ-γ2h)≤k[σ]h+z参见P20公式2-123.5.1.3群桩基础沉降验算超静定结构桥梁或建于软土