某承台桩基础的设计及稳定性验算

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1、某承台桩基础的设计及稳定性验算案例说明桩基础是最古老的基础型式之一。桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等。桩基础以其巨大的承载潜力和抵御复杂荷载特殊能力以及对各种地质条件的良好适应性，广泛的应用于高层建筑中。本文采用GEO5群桩设计模块对某建筑场地承台桩基础进行了分析验算，分析了承台桩在荷载作用下的承载力及沉降问题，工程概况某承台桩桩基础由四根钻孔灌注桩组成，桩身的尺寸为长12.0m，直径1.0m。混凝土强度等级为C25。承台的刚度比较大

2、。上部框架传来的荷载如下，荷载作用在承台中心：设计荷载：竖向荷载N=5680kN，水平荷载Hx=480kN，弯矩My=310kN·m。工作荷载：竖向荷载N=4000kN，水平荷载Hx=320kN，弯矩My=240kN·m。建筑场地土层按其成因特征和力学性质自上而下分为两层，物理力学指标见下表。另外，砂质黏土的饱和重度为20.5kN·m-3，密实度Ic为0.5，含细粒黏土的饱和重度为19.5kN·m-3，密实度Id为0.5。计算桩基础的承载力及沉降。表1岩土参数表重度内摩擦角黏聚力桩侧承载力系数土层埋深（m）γ（kN·m-3）φef（°）

3、cef/cu（、kPa）βp砂质黏土0~618.524.5-/500.3（可塑）含细粒砂土>617.529.50/-0.45（中密）图1群桩设计简图验算操作流程由于承台刚度较大，本算例采用“GEO5群桩设计”模块，在群桩设计时，有两种分析类型：解析法和弹性法。弹性法：可以计算群桩的变形，同时可以确定单桩内应力的变化。解析法：只能分析群桩的竖向承载力，因此分析时只考虑竖向荷载，不考虑弯矩和水平荷载的作用。本次验算分别采用解析法和弹性法对群桩的稳定性进行验算。分析设置在“分析设置”中选择“中国-国家标准（GB）”，分析类型选择“解析法”，岩

4、土材料类型选择“无粘性土”，验算排水条件下群桩的稳定性。图2分析设置结构“结构”界面用于输入桩承台的宽度、桩数、桩径以及桩间距。图3结构设置桩身尺寸“桩身尺寸”界面用于设置桩顶离天然地面的深度，桩顶离设计地面的高度，承台厚度和桩长。所有桩的桩长都是相同的。图4桩身尺寸材料“材料”界面用于设置材料参数。在界面输入栏中输入结构容重γ=23kN/m3,并选择桩身材料为混凝土。当桩身为混凝土时，需要选择混凝土材料、横向和纵向钢筋标号以及相应的材料参数。相关参数的设置可以通过点击“目录”，在弹窗内选择所需的材料，如图5（a），也可以点击“自定义”

5、选项，按要求在弹窗内手动输入混凝土或钢筋的参数，如图5（b）。本次验算选用混凝土等级为C25，纵筋为HRB500。（a）目录设置（b）自定义设置图5桩身材料设置荷载“荷载”界面包一列含含有已输入荷载信息的表格。添加荷载通过点击“添加”按钮，在弹出的“添加荷载”对话框中输入相关参数，并按照对话框右侧显示的作用力方向示意图示来输入各个力，如图6所示。可以定义两种荷载：（1）设计值，用于验算竖向承载力（2）标准值，用于沉降分析（a）设计值（b）标准值图6荷载设置剖面土层在“剖面土层”设置界面中划分土层，点击按钮，在“Z坐标”中输入6，这样软件

6、便自动将土体划分为两层。图7剖面土层设置岩土材料在“岩土材料”设置界面中设置岩土层材料，点击按钮，在弹出的设置面板中添加砂质黏土（CS）和含细粒砂土（SF）材料，材料具体参数请参照表1。参数βp的选择会影响桩侧摩阻力的大小，其取值由土体的内摩擦角和土体的类型决定。扩散角的取值和土体的内摩擦角有关，范围在φef/4-φef详见帮助文档-F1。此处，扩散角第一层取10，第二层取15。注：但我们不考虑侧向荷载时，即仅考虑竖向承载力时，扩散角的取值可以随便取，扩散角的大小不影响竖向承载力，但当考虑水平承载力时，扩散角的取值要严格按照它的取值范围

7、来取。图8岩土材料设置指定材料在“指定材料”设置界面中将刚刚添加的岩土材料指定给对应的土层，选择岩土材料图例，然后在显示窗口中点击要指定的土层，这里分别把砂质黏土和含细粒砂土材料指定给第一层和第二层土。图9指定材料设置荷载“荷载”界面包一列含含有已输入荷载信息的表格。添加荷载通过点击“添加”按钮，在弹出的“添加荷载”对话框中输入相关参数，并按照对话框右侧显示的作用力方向示意图示来输入各个力，如图10所示。可以定义两种荷载：（3）设计值，用于验算竖向和水平荷载（4）标准值，用于验算桩身沉降图10荷载设置桩身尺寸在“桩身尺寸”界面中，选择桩

8、截面为圆形界面，所选桩型的示意图显示在界面中部。各个输入栏用于设置所选桩截面的具体尺寸，如图11。图11桩身尺寸设置材料“材料”界面用于设置材料参数。在界面输入栏中输入结构容重γ=23kN/m3,并选择桩身