基礎工程樁基變形(1)

1、樁基變形驗算樁基變形驗算主講：郭建 學生成都理工大學環(huán)境與土木工程學院14級土木工程8班知識回顧知識回顧知識回顧基樁樁頂作用荷載驗算軸心荷載作用下豎向力偏心荷載作用下豎向力水平力nGFNkkk22jiykjixkkkikxxMyyMnGFNnHHkik樁基承載力驗算軸心荷載作用下豎向力水平力偏心荷載作用下豎向力RNRNEkk25. 1足：對于抗震驗算樁基要滿滿足條件有：RNRNEkk5 . 12 . 1maxmax力條件外還應滿足：抗震驗算也應滿足豎向：件外，承載力還應滿足除滿足軸心豎向力的條hikRH知識回顧負摩阻力驗算地面分布大面積荷載時下拉荷載軟弱下臥層承載力驗算總則azmzfz tan

2、2tan22/30000tBtAlqBAGFisikkkz2tan24tDlqugNeisikkkzdsa6dsa6110.5iiiieeiiepzznngnsi iQuq l只考慮中性點以下部分kNR對于摩擦型樁：對于端承型基樁：()nkgNQR負摩阻力驗算地面分布大面積荷載時下拉荷載110.5iiiieeiiepzznngnsi iQuq l知識回顧1.單樁或群樁呈非整體破壞時基樁的抗拔極限承載力標準值可按下式計算：ukisiki iTq ul2.群樁呈整體破壞時基樁的抗拔極限承載力標準值可按下式計算：11gkisikiTuqln3.抗拔承載力驗算/2KgkgpNTG/2KukpNTG樁群

3、呈整體破壞樁群呈非整體破壞目錄CONTENTS本節(jié)要點本節(jié)要點樁基變形驗算樁基變形驗算設計建議設計建議例題解答例題解答樁基沉降計算要求樁基沉降計算要求01本節(jié)要點本節(jié)要點本節(jié)要點1 12 23 3樁基的沉降變形控制標準，樁基沉降計算時單樁、排樁、疏樁基礎的沉降，軟土地基減沉復合疏樁基礎計算樁基沉降的實體深基礎法，Mindlin 應力公式法02樁基沉降計算要求樁基沉降基本要求1.樁基規(guī)范建筑樁基沉降變形計算之不應大于樁基沉降變形允許值3.沉降變形可采用下列指標沉降量沉降差整體傾斜局部傾斜2.樁基的變形控制指標：基礎某點的沉降值：基礎兩點或相鄰基礎中點的沉降量差值：建筑物樁基礎傾斜方向兩端點的沉降

4、差與其距離比值：墻下條形承臺沿縱向某一長度范圍內樁基礎兩點的沉降 差與其距離的比值1.樁基沉降基本要求樁基沉降基本要求1.建筑樁基沉降變形允許值樁基沉降基本要求由于土層厚度與性質不均勻、荷載差異、體型復雜、相互影響等因素引起的地基沉降變形，不同結構形式控制因素不同，詳細見下表：03樁基變形驗算樁基變形驗算一般樁基礎的沉降由三部分組成：1.樁身材料的彈性壓縮2.樁端以下土層在樁側阻力和樁端阻力兩者反力作用下的壓縮變形3.樁周土在樁側阻力的反力和承臺底部壓力共同作用下的壓縮變形分析沉降的三個組成部分:1.樁材的彈性壓縮與樁長成正比、與樁材的彈性模量成反比，如樁不是很長（小于40m）計算得樁材的彈性

5、壓縮量很小，可忽略不計。2.對嵌巖樁可忽略樁端以下土層的沉降、或端承型樁基的地質條件不復雜、荷載均勻、樁端以下沒有軟弱土層，也可以不計樁端以下土層的沉降。3.樁周土的沉降在不計前兩種沉降的條件下，只會引起承臺底的脫空，不產(chǎn)生樁基礎的沉降。綜上：一般樁基可不進行沉降驗算，只需按承載力計算，但是重要建筑必須驗算。樁基變形驗算一、必須進行樁基沉降驗算情況1.地基基礎設計等級為甲級的建筑物樁基；2.體型復雜、荷載不均勻或短樁以下存在軟弱土層的設計等級為乙級的建筑物樁基；3.摩擦型樁基礎；以上驗算樁基沉降不得超過建筑物的沉降允許值。變形指標計算值不超過允許值，滿足: SS二、可不進行樁基礎沉降驗算情況1

6、.嵌巖樁、設計等級為丙級的建筑物樁基；2.對沉降物特殊要求的條形基礎下不超過兩排樁的樁基；3.吊車工作級別A5級A5以下的單層工業(yè)廠房且樁端下為密實土層的樁基；4.當有可靠地區(qū)經(jīng)驗時，對地質條件不復雜、荷載均勻、對沉降無特殊要求的端承型樁基；樁基變形驗算樁基的變形驗算可分兩種情況討論1.一般樁基礎，包括群樁基礎，單樁、單排樁、疏樁基礎;2.軟土地基減沉復合疏樁基礎；樁基變形驗算1、一般樁基礎1.1 群樁基礎目前群樁沉降計算方法大多數(shù)是是半經(jīng)驗半理論的方法，這里著重介紹等效實體深基礎法，了解Mindlin應力公式法解。等效實體基礎法：將整個樁基礎（包括承臺、樁間土）看作一等效實體深基礎。按分層總

7、和法計算。樁基變形驗算1.等效作用面位于樁端平面；2.等效作用面積為樁承臺投影面積；3.等效作用附加應力近似取承臺底平均附加應力；4.等效作用面以下的應力分布采用各項同性均質直線變形體理論；等效實體法作出如下假設：對于樁中心距小于或等于6倍樁徑的樁基在附加壓力p0的作用下，樁端下各土層最終沉降量計算：nisijiiijijmjjEzzps11110（5-59）樁基變形驗算其中等效附加壓力近似取承臺底平均附加壓力，以矩形為例有：dBAGFPm0當計算矩形樁基礎中心點的沉降時,（5-59）可簡化為：nisiiiiiEzzps11104（5-58）（5-60）上式中涉及到查附表B，詳見P269樁基變

8、形驗算獲得的分層總和法計算結果后，樁基礎的最終沉降量修正有：sseccbbbeLBnnCnCnC/11210式中：大值。多、沉降速率度快時取透性低、樁距小、樁數(shù)擠土效應系數(shù)，土的滲乘以因素，土質沉樁速率和順序等沉樁）時，應根據(jù)樁距不含復打、復壓、引孔飽和土中采用預制樁（數(shù)；粘性土、粉土）折減系（砂、礫、卵石）別乘以應根據(jù)樁端持力土層類樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)工工藝的灌注樁，確定。對于采用注漿施無可靠經(jīng)驗時，按下表樁基沉降經(jīng)驗系數(shù)，當8 . 1-3 . 1(8 . 07 . 0-附錄C P272為什么群樁的距徑比范圍是3-6？（5-61）（5-62）（5-63）樁基變形驗算沉降計算深度應根據(jù)應力比法

9、確定，即要求滿足計算深度處的附加應力不超過自重應力的0.2倍。值內插；可根據(jù)；可近似按分塊面積計算沿土層厚度的積分值，層土附加壓力系數(shù)為第，式中按下式計算：壓縮模量的當量值，可為沉降計算深度范圍內注：ssissEiAEAAEE. 2/. 1iii樁基變形驗算1.2單樁、單排樁、疏樁基礎樁基規(guī)范對于單樁、排樁、樁距Sa6d的疏樁基礎的沉降計算采用單向分層總和法，根據(jù)承臺底土是否分擔荷載又分下面兩種情況考慮：1.承臺底地基土不分擔荷載的基礎樁端平面以下地基中由樁基引起的附加應力，按考慮樁徑影響的Mindlin解確定，將沉降計算點水平面影響范圍內各樁基對應力計算點產(chǎn)生的附加應力疊加。采用單向分層總和

10、法計算土層的沉降，并計入樁身壓縮se。樁基的最終沉降量按下列公式計算得：einisiziszEs1（5-64）樁基變形驗算式中： 水平面影響范圍內各樁基對應力計算點樁端平面以下第i 層土1/2厚度處產(chǎn)生的豎向附加應力之和：ijsjijpjmjjjziIIlQ,121pscjjeeAElQs計算樁身壓縮：最終沉降計算深度zn按應力比法確定有：czcz2 . 0附錄D P276 （5-65）（5-66）樁基變形驗算2.承臺底地基土分擔荷載的基礎將承臺底土壓力對地基中某點產(chǎn)生的附加應力按布西奈斯克解確定，與基樁產(chǎn)生的附加應力疊加，采用單向分層總和法計算土層的沉降，并計入樁身壓縮se。樁基的最終沉降量

11、按下列公式計算得：einisizciziszEs1式中： 水平面影響范圍內各樁基對應力計算點樁端平面以下第i 層土1/2厚度處產(chǎn)生的豎向附加應力之和：ijsjijpjmjjjziIIlQ,121（5-67）（5-65）樁基變形驗算承臺壓力對應力計算點樁端平面以下第i 層土1/2厚度處產(chǎn)生的附加應力；kcuikizcip,1（5-68）總結：1.在對群樁進行沉降計算時，把握住該計算式適用條件（1、2、3）、計算原理（等效實體，忽略樁身沉降）2.對于單樁、單排樁、疏樁基礎計算式適用前提條件，計算原理（沉降計算由樁間土沉降和樁身沉降構成）樁基變形驗算觀察分析1. 公式5-64與5-59區(qū)別.2. 5

12、-59、5-63、5-64三個n值含義 5-59、5-65中m值含義.3.為什么群樁效應不用考慮樁身沉降，而單樁等沉降需要考慮？樁基變形驗算2、軟土地基減沉復合疏樁基礎適用條件：1.軟土地基上多層建筑，地基承載力不滿足（基本滿足）要求（以底層平面面積計算）；2.以減小沉降為目的，可設置穿越軟弱土層的疏布摩擦型樁；3.樁和樁間土共同承擔荷載；定義：減沉復合疏樁基礎:當軟土地基上多層建筑地基承載力基本滿足要求時，為減小沉降，可設置穿越軟弱土層進入相對較好土層的疏布摩擦型樁的復合樁基，其荷載由樁和樁間土共同分擔樁基變形驗算樁基規(guī)范承臺面積Ac和樁數(shù)n按下式計算：akkkcfGFAaakkkRAfGF

13、n式中： Ac-樁基承臺總凈面積； fak-承臺底地基承載力特征值； -承臺面積控制系數(shù)，0.6； n-樁基數(shù)； c-樁基承臺效應系數(shù)，由前式確定樁基變形驗算減沉符合疏樁基礎中點沉降計算式spssssmisiiiiisEzzps111042)/(280dsdEqsassusp式中：由承臺底地基土附加應力作用下產(chǎn)生的中點沉降Ss（mm)由樁土相互作用產(chǎn)生的沉降Ssp（mm)（5-69）（5-70）（5-71）樁基變形驗算按荷載效應準永久組合的假想天然地基的平均附加壓力（kPa)AnRFpap0找一找:公式2-64（5-72）總之，對軟土地基減沉復合疏樁基礎沉降計算即計算疏樁基礎中點沉降，它包括：

14、承臺底地基土附加壓力作用下產(chǎn)生的中點沉降、樁土相互作用產(chǎn)生的沉降。所以我們在對疏樁基礎沉降計算時，把握住大計算方向，作計算。04設計建議設計建議設計建議1.工程設計中有必要時，實體深基礎的底面積和樁底截面附加應力可按地基規(guī)范的相關規(guī)定計算；2.關于實體深基礎法本法適用于摩擦型樁基，且其樁的中心距Sa6d，（d為樁徑），當樁數(shù)超過9根（含9根）時，該樁基視為一假想的實體深基礎。按實體深基礎計算樁基時，可選擴散角法或摩擦力法，當樁基下的地基中有軟弱下臥層時，還應驗算該下臥層的承載力。2.1考慮擴散角法 該方法適用于樁尖下的土與樁側的土質相近時（即摩擦型樁） 假定荷載通過實體基礎側壁的摩擦力，以擴散

15、角=/4（為樁長范圍內土的內摩擦角，當為多層土時，可取各層土內摩擦角加權平均值）向土層深部傳遞。軸心荷載時：AGFpkkk偏心荷載時：WMAGFpkkkkmax其中實體基礎底面積A：)4tan2)(4tan200LBLAA （設計建議2.2考慮外圍土的摩擦力法該方法適用于樁尖下的土比樁周土要硬（即端承摩擦樁）土對深基礎的摩擦力s，作用在群樁外圍的豎向面力，故實體深基礎底面的壓力應減去實體深基礎側面的摩擦力，即AuqGFpsakkk軸心荷載時：WMAuqGFpksakkkmax偏心荷載時：設計建議3.應重視對沉降經(jīng)驗數(shù)值的積累，事實上，樁基的沉降量值不可能完全按公式計算確定，根據(jù)豐富當?shù)亟?jīng)驗判斷

16、的沉降量值往往比按公式計算結果更可靠，有時甚至是確定沉降數(shù)值的決定性因素。4.應加強沉降觀測，以指導施工并為結構設計積累經(jīng)驗。設計建議式中： u -實體基礎四側表面積，u=2(A0+B0)Lqsa-作用于實體基礎側壁的摩擦力特征值， 對于粘性土: 對于砂土： qn為土的無側限抗壓強度特征值，N為靜止側向壓力，K為安全系數(shù)，可取K=2-3nsaqKq21tan21NKqsa05例題解答例題解答例題解答某地區(qū)擬建一座二級工業(yè)廠房，采用排架結構。根據(jù)地質情況及建筑物使用要求擬采用樁基礎，相應作用標準組合及基本組合時，柱傳至設計地面處荷載均為F=2500kN，M=120kN.m，V=50kN，C30鋼筋混凝土柱截面尺