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岩土研究院

桩基设计的基本要求和设计原则

334 2021-03-31 14:24:52

一、桩基设计的基本要求

任何桩基设计和选型时都必须做到:—要安全,二要合理,三要经济。三者同等重要,相互制约。桩基设计的安全性要求包括两方面;—是桩基与地基土之间的作用是稳定的;二是桩身结构强度是足够的。前者要求桩基在设计荷载作用下具有足够的承载力,同时保证桩基不产生过量的变位、变形和不均匀变位;后者要求桩基结构内力必须在材料强度允许范围以内。


桩基设计的合理性要求桩的持力层选择、桩的几何尺寸选择和桩的布置尽可能发挥桩基承载能力。设计中按准确的内力计算结果确定桩身材料强度等级和配筋率,无论是整体还是局部,都应既满足构造要求,又不过量配置材料。设计结果是施工可行,又符合建(构)筑物的作用功能。


桩基设计的经济性要求是指桩基设计中通过运用先进技术和手段,充分把握桩基特性,通过多方案比较,寻求最佳设计方案,最大限度地发挥桩基的能力,力求桩基造价最低。


设计人员进行桩基设计时,要弄清并掌握桩基设计和施工应具有下列资料:

①使用要求;

②水文,气象、地形和水深资料;

③工程地质和水文地质资料及地质评价;

④桩的荷载试验或沉桩资料;

⑤有碍沉桩障碍物的探摸资料;

⑥主要施工机具设备资料;

⑦当地相关工程建设概预算定额、主要材料价格等资料。


在施工进场前,特别对于水文、地质较为复杂的工程地点,施工人员应弄清并掌握上述资料。若设计阶段未曾养清的,应补查清楚,避免因情况复杂、准备不足而发生意外,以利施工的顺利进行。


二、桩基计算的设计原则

国家颁布了《建筑结构设让统一标准》(GB 50068-—2002),对建筑结构的可靠度明确规定采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析。


《建筑桩基技术规范》(JGJ 94)规定;建筑桩基设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,以可靠指标度量桩基的可靠度,采用分项系数表达的极限状态表达式进行计算。


需要指出的是,国家虽然统—规定采用按概率极限状态设计,但各专业、各 系统所采用的荷裁分项系数、承载力分项系数及可靠度指标取值均有差异,有的差异还相当大,设计、施工人员要弄清具体工程所使用的规范。

桩基极限状态分为两类∶

(1)承载能力极限状态。对应干桩基达到最大承载能力或整体失稳,或发生不适干继续承载的变形、计算应采用作用效应的基本组合和地震作用效应的组合。


(2)正常使用极阻限状态。对应于桩基达到建筑物正常使用所规定的本变形限值,或达到耐久 性要求的某项限值,验算析基沉降时应采用荷载的长期效应组合;验算桩基的水平本位、抗裂、裂缝宽度时,根据使用要求和裂缝控制等级分别采用作用效应的短期效应组合,或短期效应组合考虑长期荷载的影响。


根据桩基损坏造成建筑物的破坏后果(危及人身安全、造成经济损失、产生社会影响)的严重性,桩基设计时应根据规范有关规定确定相应的安全等级(下表)选用结构重要性系数。