桩基逆作法的设计与应用复习进程.ppt

《桩基逆作法的设计与应用复习进程.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、桩基逆作法的设计与应用III阶段：封桩以后，桩体与承台可靠连接生效以后，承台和上部刚度对荷载分配产生影响，后加荷载在土体与桩体之间发生分配，此时分配应考虑筏板刚度、桩体刚度、土体刚度之间的相互影响。很显然，这时处于共同作用阶段，或者称为复合桩基阶段。各阶段受力状况分析1.压密固结阶段（第I阶段）土力学中，将土在某一压力作用下自由水逐渐排出，土体随之压缩，土体的密实度和强度随时间增长的过程称为土的固结过程，土体的固结程度称为固结度。第一阶段天然地基承载力的提高幅度虽然不大，为了准确预测桩土荷载分担比值，考虑随着固结度提高引起承

2、载力的提高是必要的。在天然地基上建造层上部结构后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度就逐渐增长。其承载力增长示意如图所示。饱和粘性土三轴固结不排水剪切试验结果用有效应力表达式为式中c、Ø分别为有效粘聚力（kPa）和有效内摩擦角（o）；为有效正应力。对正常固结饱和粘土，当时，抗剪强度为，在图2-1三角形ABC中，又据极限平衡条件式为：解联立式得：因此，的增量与产生的强度增量为线性关系式中为地基中某点的固结度。设压桩前N1层荷载P1下浅基础承受的荷载

3、，此时全部荷载由天然地基承担。此时，天然地基的承载力需满足：其中G为基础自重，F1为压桩前施工到N1层时上部传来的结构自重；F2为相应的施工活荷载；f和△f为原有设计承载力和承载力提高值；An为筏板基础的净面积,实际设计中并不考虑其提高作用。2.复合地基阶段（第II阶段）施工到一定阶段后要进行静压桩施工，此时上部结构提供的配重足以承担压桩力，此时桩体和承台尚未刚性连接，桩体与土体构成复合地基。这时候天然地基刚度明显改善，但是由于在桩位处预留孔洞，桩体上方并没有承受荷载，只是由于桩体加入而使复合土体变形模量增大，沉降速率明显降

4、低，在桩数较多的饱和粘土中，结构有可能整体上抬（并非所有逆作法工艺中都会出现这种情况），所以直到封桩前，土体将承担全部上部荷载。3.共同作用阶段（第III阶段）设为封桩以后又施工的层荷载（包括恒荷载和活载）下土体承担的荷载。封桩完毕后，桩与筏板已建立可靠连接，筏板在荷载分配中发挥了作用，此后添加的荷载将在桩和筏板之间发生分配。此时，桩筏基础复合刚度的计算可采用建议的表达式：桩筏基础中考虑桩、筏相互影响系数。当两者的相互影响为0时，承台下土体承担的荷载为：式中：Kpr为桩筏基础刚度；Kp为桩体刚度或群桩刚度；Kr为筏板刚度，为

5、相互影响系数；rm为单桩位移影响范围，在该范围以外可以认为由于桩体引起的沉降为0。rr为筏板的等效半径，，a,b为筏板的长和宽。上式所确定的是在第三阶段分配给土体的荷载值，在第一和第二阶段，在作用下，土体的固结并未完全完成，在第三阶段，将有部分荷载应在第一、二阶段施加在土体上，却由于封桩后桩体的介入，一部分荷载在第三阶段被桩体承担。式中，Pp’为土体转移给桩体的荷载；Stf为在(P1+P2)作用下浅基础的理论沉降值；为封桩时已经完成的沉降；为按照式（2-1-7）所应当分配给桩体的荷载比值；Us为(P1+P2)作用下基础沉降完

6、成的固结度，显然，当(P1+P2)作用下沉降完全完成时，固结度为1，则在第三阶段不会发生荷载的转移，只有第三阶段的荷载在桩土之间分配。这样，就可以求出在总荷载下筏板承受的荷载：设则桩承受荷载:从上述过程可以看到，在第一阶段和第二阶段，土体为承受荷载的主体，在第三阶段有部分荷载发生了转移，但第三阶段增加的荷载大部分由桩体承担。可以调整压桩及封桩的时机来调整桩土荷载分担比例，从而达到在控制结构总体沉降的前提下利用桩间土承担荷载的目的。从试点工程情况来看，实际设计中土体承担荷载控制在30%-40%之间，也有的工程达到较高的50%-

7、70%的比例，考虑土体承担荷载是可观而且可行的。设计阶段桩基逆作法的荷载控制设计的基本原则与步骤为：1.确定桩数。确定桩数的原则是基于允许变形让土承担部分荷载，剩余部分由桩体承担，土承担部分约为土标准承载力的50-60%。记天然地基承载力设计值的利用系数为,单桩极限承载力的利用系数为，则桩数确定如下：此式的意义可以认为承台底土承担的荷载为常数，不足部分由群桩承担（一般）。2.单桩荷载与强度验算。竖向荷载偏心时，，且应验算各桩顶荷载：其中，Mx、My为Q通过桩群重心的x轴、y轴的力矩，xi、yi为各桩坐标。鉴于水平荷载一般较小

8、，这里假定力矩荷载全部由桩承担，没有考虑承台下土体的分担，这样计算简便也偏于安全。同时也要对桩身材料进行强度验算。3.变形验算，包括绝对沉降和差异沉降的验算。对复合桩基进行整体安全度复核。整体安全度应不小于2。Qs,Qr分别为土体和桩体的极限承载力，为上浮力，在基础位于地下水位以下时须考虑