第8章桩基础3.ppt

8.4 8.4 桩基沉降计算桩基沉降计算8.4.18.4.1桩基沉降计算规定桩基沉降计算规定 对于建筑桩基，当考虑桩对于建筑桩基，当考虑桩土共同作用、土共同作用、桩间土分担部分荷载后，应以桩的沉降作为桩间土分担部分荷载后，应以桩的沉降作为一个控制条件。一个控制条件。由于桩基础的沉降计算重要性，由于桩基础的沉降计算重要性，建筑地建筑地基基础设计规范基基础设计规范GB 50007-2002提出了建筑提出了建筑桩基按地基变形控制设计的原则。即需要计桩基按地基变形控制设计的原则。即需要计算变形的建筑物，其桩基变形计算值不应大算变形的建筑物，其桩基变形计算值不应大于其允许值。于其允许值。1应进行沉降计算的桩基础应进行沉降计算的桩基础 1）设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基。）设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基。2）设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面）设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基。以下存在软弱土层的建筑桩基。3）软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。）软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。计算水平位移的桩基础：计算水平位移的桩基础：指受水平荷载较大、或对水平位移有严格指受水平荷载较大、或对水平位移有严格限制的桩基础。限制的桩基础。F 2可不需进行沉降计算的桩基础可不需进行沉降计算的桩基础1 1）嵌岩桩和支承于其他坚硬持力层的桩基。）嵌岩桩和支承于其他坚硬持力层的桩基。2 2）设计等级为丙级的建筑物桩基。）设计等级为丙级的建筑物桩基。3 3）对沉降无特殊要求的单排桩条形承台的桩基。）对沉降无特殊要求的单排桩条形承台的桩基。4 4）有可靠经验，地质条件简单、荷载均匀、且对沉降无特殊要求桩基。）有可靠经验，地质条件简单、荷载均匀、且对沉降无特殊要求桩基。3桩基变形特征桩基变形特征 桩基变形桩基变形特征可用沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜来表示。特征可用沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜来表示。建筑物的建筑物的地基变形允许值地基变形允许值可按当地经验，也可按表可按当地经验，也可按表7-107-10采用。采用。对于桩基础，对于桩基础，倾斜倾斜是指建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离是指建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值；之比值；局部倾斜局部倾斜指墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉指墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉降差与其距离之比值。降差与其距离之比值。8.4.2 竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算 单桩受到荷载作用后，其沉降量由三部分组成：单桩受到荷载作用后，其沉降量由三部分组成：桩本身的弹性压桩本身的弹性压缩量；缩量；由于桩侧摩阻力向下传递，引起桩端下土体压缩所产生的桩端由于桩侧摩阻力向下传递，引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降；沉降；由于桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。由于桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。单桩沉降主要计算方法：单桩沉降主要计算方法：荷载传递分析法；荷载传递分析法；弹性理论法；弹性理论法；剪剪切变形传递法；切变形传递法；有限单元分析法；有限单元分析法；各种简化分析法。各种简化分析法。1.常规桩沉降计算的经验方法常规桩沉降计算的经验方法besssppppe)1(AEQlAEQlsQdIulAIEvs1)1(spbs2sbFrank（1985年）根据单桩工程实践经验年）根据单桩工程实践经验:2、大直径桩沉降计算大直径桩沉降计算 CqCDdDEDQss2p2)(148.4.3 群桩的沉降计算群桩的沉降计算1按假想实体基础计算按假想实体基础计算 对于桩中心距小于等于对于桩中心距小于等于6倍桩径的桩基，可将群桩作为假想的实体基倍桩径的桩基，可将群桩作为假想的实体基础，按等效作用分层总和法计算群桩沉降。础，按等效作用分层总和法计算群桩沉降。等效作用面位于桩端平面，等效作用面位于桩端平面，“等效作用面积等效作用面积”为桩承台投影面积，等效作为桩承台投影面积，等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。将均质土中群桩沉降的将均质土中群桩沉降的Mindlin解与均布荷载下矩形基础沉降的解与均布荷载下矩形基础沉降的Boussinesq解之比值用以修正假想实体深基础的基底附加压力，然后按一解之比值用以修正假想实体深基础的基底附加压力，然后按一般分层总和法计算群桩沉降。般分层总和法计算群桩沉降。1）采用弹性半无限体内作用力的）采用弹性半无限体内作用力的Mindlin位移解，给出沉降数值解：位移解，给出沉降数值解：MsMwdEQs（8-53）2）运用半无限体表面均布荷载下）运用半无限体表面均布荷载下Boussinesq解，求得实体深基础的沉降：解，求得实体深基础的沉降：BsBwaEPs1111ln11ln412222Bmmmmmmmw（8-54）（8-55）dnnawwEawQnnwdEQssbaBMsBbaMsBMe （8-56）回归分析得回归分析得:2b1b0e)1(1CnCnC（8-57）（8-58）矩形基础中点沉降矩形基础中点沉降（8-59）矩形基础角点沉降矩形基础角点沉降（8-60）（8-61）布桩不规则时，等效距径比计算式为：布桩不规则时，等效距径比计算式为：圆形桩：圆形桩：ndAdsca（8-62）方形桩：方形桩：nbAdsca886.0（8-63）2按明德林（按明德林（Mindlin）应力公式法计算）应力公式法计算单柱单桩、双桩、单排桩、桩距大于单柱单桩、双桩、单排桩、桩距大于6d的疏桩基础。的疏桩基础。a）均布力）均布力 b）沿桩身均匀分布）沿桩身均匀分布 c）沿桩身线性增）沿桩身线性增长长 图图8-13 单桩侧阻力、端阻力分布及荷载分担单桩侧阻力、端阻力分布及荷载分担 p2zpIlQsr2zsrIlQst2zst)1(IlQ252232232222322223223222222p)()(6)(6)()5)()()5()()()43()43()()()()(21()(21()()(21()1(2)1(41lzrlzzllzlzlzrlzlzllzlzllzrlzzlzzlzrlzlzrlzlzlzlzrlzrlI25225425224422322323224223232222222222222sr)()(6)(6)()(4)()1(4)()1(4)21(2)()()21(2)2(2)()2(2)1(412lzrrlzzrzzrrrzzlzrrlzrrrrzlzzzrrzrzzrrzlzrrlzzrlzrrrlI222222223223323224523252252224232232234324252222472232222222st)()()(ln)2(2)()()27(2)25(26)()(12)(6)()(44)()25(215)()(612)21(2)2(8)()4)(2(2)()21(2)()2(2)1(41zzrlzlzrlzlzrlrlzrlrlzzrzrlrzrzrzlzrlrlzzzrzrlzrlrlzrrzzrlzzzrzrlrzrzrzzrlrzzrlzrlrrlzlzzlzrrrlI第第 i 层土基桩及相临基桩引起的附加应力，采用应力叠加原理计算：层土基桩及相临基桩引起的附加应力，采用应力叠加原理计算：mjIIlQ1stjpj2jjzi1第第 i 层土承台压力引起的附加应力值：层土承台压力引起的附加应力值：ukip1ckkizcei1sizciziszEsni （8-69）3软土地区减沉复合疏桩基础设计软土地区减沉复合疏桩基础设计 软土地区，对于地基承载力基本满足要求的多层建筑，可设置少量摩擦型软土地区，对于地基承载力基本满足要求的多层建筑，可设置少量摩擦型桩，以减少沉降，荷载由桩、土共同分担，称为减沉复合疏桩基础。桩，以减少沉降，荷载由桩、土共同分担，称为减沉复合疏桩基础。1）承台面积确定）承台面积确定akkkfGFA2）桩数确定）桩数确定 aakckkRAfGFn3）复合疏桩基础的变形特征）复合疏桩基础的变形特征4）沉降计算建模）沉降计算建模 以计算承台底地基土压缩变形代以计算承台底地基土压缩变形代替计算桩端以下土的变形，回避桩的替计算桩端以下土的变形，回避桩的刺入变形计算。同时，考虑桩刺入变形计算。同时，考虑桩土相土相互影响，采用互影响，采用Boussinesq应力按分层应力按分层总和法计算沉降。总和法计算沉降。复合疏桩基础沉降计算示意图复合疏桩基础沉降计算示意图减沉复合疏桩基础中心点沉降：减沉复合疏桩基础中心点沉降：)(p0ssssmiEzzps1si1)(i1)(iii0042assusp)/(280dsdEqscapAnRFpo3软土地区减沉复合疏桩基础设计软土地区减沉复合疏桩基础设计本次课小结：本次课小结：8.4 桩基沉降计算桩基沉降计算8.4.1桩基沉降计算规定桩基沉降计算规定 1应进行沉降计算的桩基础应进行沉降计算的桩基础 2可不需进行沉降计算的桩基础可不需进行沉降计算的桩基础 3桩基变形特征桩基变形特征8.4.2 竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算 1.常规桩沉降计算的经验方法常规桩沉降计算的经验方法 2.大直径桩沉降计算大直径桩沉降计算8.4.3 群桩的沉降计算群桩的沉降计算 1按假想实体基础计算按假想实体基础计算 2按明德林（按明德林（Mindlin）应力公式法计算）应力公式法计算 3软土地区减沉复合疏桩基础设计软土地区减沉复合疏桩基础设计