欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

桩基理论与设计方法

343 2022-07-14 09:39:53

随着桩基工程技术的发展,桩基理论研究与设计计算方法与传统桩基理论相比,都有了很大的发展,特别是对各类桩型的承载机理与变形的研究、竖向荷载作用下的群桩承载力与变形的研究,桩的水平承载力与抗拨承载力的研究与相应的设计计算方法都取得许多突破性研究成果,并得到了一大批试验数据与工程例证。


一、单桩承载机理与承载力

(一)桩侧摩阻力的发挥性状

研究竖向抗压桩荷载传递特征的方法主要有弹性理论法、有限元法及传递函数法,其中传递函数法为国内外公认的比较能反映实际桩土工作特征的实用方法,而侧阻与端阻是该法的最重要的参数。按照传统理论,桩侧阻力的发挥性能,即发挥极限侧摩阻力所需的位移与桩径无关、趋于一定值。对于粘性土一般为5~10mm,对砂性土约为 10~20mm。对于加工软化型土(如密实粉土、粘土、高结构性黄土等)所需位移较小,且侧摩阻力达最大值后随位移增大而有所减小;对于加工硬化型土(非密实砂、粉土、粉质粘土等)所需位移较大,且极限特征不明显。这一特性宏观地反映于单桩荷载——沉降特性Q-S 曲线。随着对大直径桩及新型桩承载性状的认识不断深化,桩侧阻力发挥性状趋于定值的结论,也得到了修正。大量实测结果证实,侧阻的发挥性状大小与土性、土层相对位置、成桩工艺及桩径有关。


(二)单桩承载力的深度效应

根据国内外模型及现场有关试验研究表明,桩尖进入均匀持力层,其端阻与侧摩阻力将随入土深度而增加,当深度超过临界深度后,其端阻与侧阻趋于定值,即端阻与侧阻的深度效应;同时侧阻、端阻不受桩端软弱下卧层影响的厚度,即临界厚度以及考虑上履土层、软下卧层对端阻、侧阻影响的计算方法也不断得到完善。临界深度与土性、桩径、上覆压力等有关,临界厚度除与土性,桩径等有关外,还与持力层与下软卧层之间的强度差有关。


(三)大直径桩的承载力

随着大直径桩成桩技术的发展及大直径桩的广泛应用,对大直径桩承载机理与工作性状的研究也逐步深入。研究表明,大直径桩的荷载-—沉降关系一般呈缓变型,桩端变形以压密为主,呈渐进型破坏,与常规桩径(D≤800mm)桩的承载特性有所不同。主要表现为钻、挖、冲孔大直径、非嵌岩灌注桩的侧阻松弛效应,端阻力的尺寸效应,大直径钢管桩、预应力管桩的闭塞效应与侧阻挤土效应及其效应系数已在建筑桩基技术规范(JGJ94—94)中得到反映。


(四)嵌岩桩的承载力

根据大量原位足尺试验研究表明,只要履盖层具有一定厚度(一般大于15D,D;桩径),则嵌入新鲜基岩一定深度的桩的承载特性仍表现出明显的摩擦型桩的特性,其覆盖层,尤其是风化岩及新鲜基岩的侧阻力的作用十分明显。同时,嵌入新鲜基岩深度只需与桩身材料强度相匹配即可,当嵌入深度大于5倍桩径时,端阻力发挥值已接近于零,只有对短而粗、清底良好的桩(墩)才表现出明显的端承桩特性。因此,不合理地要求嵌岩深度及不计上履土层、特别是岩层侧阻的设计概念均是不合理的,也是不经济的。


(五)原位测试成果确定单桩承载力

利用静力触探,标贯及旁压试验等原位测试手段估算单桩承载力的方法也得到了发展。利用静力触探估算单桩极限承载力的方法已纳入我国建筑桩基技术规范(JGJ95—94)。


(六)桩的水平承载力

横向受力桩的分析计算从没有考虑桩土共同作用抗力发挥特性的单一参数法向考虑桩土变形协调、抗力非线性的分析计算方法过渡。

岩土工程