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岩土研究院

桩顶作用效应计算详细方法

430 2022-06-30 09:50:22

S.1.1 本规范在桩基计算中考虑了桩群一承台一-土共同作用的计算分析方法,因而引入了基桩与复合基桩的概念,按照传统设计方法的计算公式,求得复合基桩(或基桩)的桩顶作用效应。


规范式(5.1.1-1~5.1.1-4)是沿用已久的桩顶作用效应计算公式,其假定为;(u)承台为绝对刚性,受弯矩作用时呈平面转动,不产生挠曲;(b)桩与承台为铰接相连,只传递轴力和水平力,不传递弯矩;(c)各桩身的刚度相等。


除少数上部结构刚度很小的大片筏式桩基和柱下条形桩基外,一般承台本身的刚度较大(如独立柱基)或由于承台与上部结构协同作用而使承台的刚度增大,近似视为绝对刚性是可以的。桩与承台的连接 一般都是设计成近似刚接的。各桩刚度相等与-般情况相符。因此,按上述简化公式计算只能得到桩顶作用效应的近似值,但这种近似对于所规定的计算对象而言是容许的。实践也表明,这样计算对于桩基承载力而言并未出现问题,但使计算工作大为简化。对于各桩桩径不等的桩基,其桩顶作用效应的计算则应按实际截面刚度进行计算。


5.1.3 受较大水平力的高大建筑物桩基和受水平力的高承台桩基桩顶作用效应的计算应考虑承台与基桩协同工作和土的弹性抗力计算各基桩桩顶作用效应和桩身内力(附录B),这种计算方法虽较麻烦,但从试验结果和桩基抗震效果的宏观调查等表明,这样计算对于上述桩基而言,仍属必要。以下情况可以说明这点。


一、试验表明,承台底面摩阻和侧向土抗对抵抗水平外力的作用是明显的。


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表 5-1列出了有关单位所进行的单群桩、高低桩台对比试验结果。从表5-1 看出,群桩基础中一根基桩的平均水平承载力均比独立单桩高。北京天坛的3桩基础对比试验表明,承台有摩阻与土侧抗的低承台其水平承载力比高承台提高 93%,与独立单桩相比,也提高 35%;山东东平湖的5桩基础试验,承台底摩阻使桩基水平承载力比独立单桩提高 78%;北京房山 3桩基础I区试验,有土侧抗使水平承载力提高52%;承台底摩阻与土侧抗使水平承载力比独立单桩提高133%。由此可见,承台底摩阻与侧向土抗力对抵抗水平外力的作用是应予考虑的。铁路桥梁桩基承台与基土之间发现过脱离现象,对这一点应作具体分析。铁路桥基承受较大的重复作用的垂直活荷载,行车时有一定振动、因此脱空现象的发生是不难理解的。当建筑物承台底面以下存在可液化土、湿陷性黄土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土,或可能出现震陷、降水、沉桩过程产生高孔隙水压和土体隆起时,则不考虑承台底的摩阻。


二、如前所述,唐山地震后对基础的宏观调查表明,低承台桩基的抗震性能明显优于高承台;桩基的抗震性能优于浅基础∶正在修建的桩基,在承台侧向尚未复土的情况,震害明显;桩基一侧有临空面的情况同样如此;由此可见承台侧向土抗与承台底摩阻对抗震的作用是明显的。日本关于桩基的抗震设计中对于地下室墙的侧面土弹性抗力抵抗水平力的作用置于很重要的地位,并采用经验估算方法。当地下室墙外土层标准贯入度 N.5≥4,建筑有一层地下室时,外墙承受总地震水平力的 30%;两层地下室时,承受 50%;三层地下室时,承受70%;四层及以上时,承受全部地震水平力。当地下室墙外土质 N6.5≥20,建一层地下室时,外墙承受总地震力的70%,两层及以上时,承受全部地震水平力。

三、考虑承台(包括地下墙体)与基桩协同工作和土的弹性抗力计算受水平力的桩基,可以根据承台、地下墙体的埋入深度,侧向土和承台底面以下土的性质,桩径、桩长等条件,求出各部分的变位、内力,以及承台、地下墙体抵抗水平力的具体数值。


按上述方法计算的对象规定为两类,第一类是受8度或8度以上地震作用的高大建筑物桩基,因这类桩基不仅各单桩受力大,而且由于建筑物重心高,靠外缘的桩还可能受到力矩引起的拔力,按上述方法计算能考虑抵抗水平力的有利和不利因素,使设计更加合理。第二类是受水平力的高承台桩基。因其抵抗水平力的能力差,计算粗糙可能招致损坏,如力矩荷载的大小对基桩内力的影响很大,在第5.1.1条简化公式中就无法反映。此外,对一些承受水平力较大的剪力墙桩基,也可考虑按这种方法进行计算。