灌注桩基础的设计计算 下载本文

作条件下相当于矩形截面桩的宽度b1,b1称为桩的计算宽度。

2.采用计算宽度的原因

为了将空间受力简化为平面受力,并综合考虑桩的截面形状及多排桩桩间的相互遮蔽作用。

3.计算方法

根据已有的试验资料分析,现行规范认为计算宽度的换算方法可用下式表示:

b1?Kf·K0·K·b(或d) (4-3) 式中:b(或d)——与外力H作用方向相垂直平面上桩的边长(宽度或直径); Kf——形状换算系数,即在受力方向将各种不同截面形状的桩宽度乘以 Kf,换算为相当于矩形截面宽度,其值见表;

K0——受力换算系数,即考虑到实际桩侧土在承受水平荷载时为空间受力

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问题,简化为平面受力时所采用的修正系数,其值见表; K——各桩间的相互影响系数。如图所示,当水平力作用平面内有多 根桩时,桩柱间会产生相互产生影响。为了考虑这一影响,可将桩

的实际宽度(直径)乘以系数K,其值按下式决定:L1≥0.6h1时K=1.0;

当L1<0.6h1时

计算宽度换算 表4-2

基 础 形 状 名 称 符号 形状换算系数 Kf K0 1.0 1?1 b 1?0.1d B 0.9 1?1 d0.9 1?1 d受力换算系数 1?1 B

K?b'?1?b'L1? (4-4) 0.6h1式中:L1——与外力作用方向平行的一排桩的桩间净距(图3-53);

h1——地面或局部冲刷线以下桩柱的计算埋入深度,可按下式计算,但h1值不得大于桩的入土深度(h),h1=3(d+1) m; d——桩的直径,m;

b?——根据与外力作用方向平行的所验算的一排桩的桩数n而定的系数。当n=1时b?=1,当n=2时b?=0.6,当n=3时b?=0.5,当n≥4时b?=0.45。

但桩基础中每一排桩的计算总宽度nb1不得大于(B?+1),当nb1大于(B?+1)时,取(B?+1)。B?为边桩外侧边缘的距离。

当桩基础平面布置中,与外力作用方向平行的每排桩数不等,并且相邻桩中心距≥(b+1)时,可按桩数最多一排桩计算其相互影响系数K值,并且各桩可采用同一影响系数。

为了不致使计算宽度发生重叠现象,要求以上综合计算得出的b1≤2b。

以上的计算方法比较复杂,理论和实践的根据也是不够的,因此国内有些规范建议简化计算。圆形桩:当d≤1m时,b1=0.9(1.5d+0.5);当d>1m时,b1=0.9

图4-4 相互影响系数计算 6 (d+1)。方形桩:当边宽b≤1m时,b1=1.5b+0.5;当边宽>1m时,b1=b+1。而国外有些规范更为简单:柱桩及桩身尺寸直径0.8m以下的灌注桩,b1=d+1(m);其余类型及截面尺寸的桩,b1=1.5d+0.5(m)。

(四)刚性桩与弹性桩

为计算方便起见,按照桩与土的相对刚度,将桩分为刚性桩和弹性桩。 1.弹性桩 当桩的入土深度h?2.5?时,这时桩的相对刚度小,必须考虑桩的实际刚度,

按弹性桩来计算。其中?称为桩的变形系数,??52.刚性桩

当桩的入土深度h≤

mb1 EI2.5时,则桩的相对刚度较大,计算时认为属刚性桩, a二、“m”法计算桩的内力和位移

(一)计算参数

地基土水平抗力系数的比例系数m值宜通过桩的水平静载试验确定。但由于试验费用、时间等原因,某些建筑物不一定进行桩的水平静载试验,可采用规范提供的经验值如下表所示。

非岩石类土的比例系数m值

序 号 1 2 7

3 4 5 6 土 的 分 类 流塑粘性土IL>1、淤泥 软塑粘性土1>IL>0.5、粉砂 硬塑粘性土0.5>IL>0、细砂、中砂 坚硬、半坚硬粘性土IL<0、粗砂 砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石 密实粗砂夹卵石,密实漂卵石 m或m0(MN/m4) 3~5 5~10 10~20 20~30 30~80 80~120 在应用上表时应注意以下事项

1.由于桩的水平荷载与位移关系是非线性的,即m值随荷载与位移增大而有所减小,因此,m值的确定要与桩的实际荷载相适应。一般结构在地面处最大位移不超过10mm,对位移敏感的结构、桥梁工程为6mm。位移较大时,应适当降低表列m值。

2.当基桩侧面由几种土层组成时,从地面或局部冲刷线起,应求得主要影响深度hm=2

图4-5 比例系数m的换算 (d+1)米范围内的平均m值作为整个深度内的m值(见图4-5)对于刚性桩,

hm采用整个深度h。

当hm深度内存在两层不同土时:

m1h12?m2(2h1?h2)h2 m? (4-5) 2hm当hm深度内存在三层不同土时:

m1h12?m2(2h1?h2)h2?m3(2h1?2h2?h3)h3 m? (4-6) 2hm3.承台侧面地基土水平抗力系数Cn

Cn=m·hn (4-7)

式中:m——承台埋深范围内地基土的水平抗力系数,MN/m4; hn——承台埋深,m。

4.地基土竖向抗力系数C0、Cb和地基土竖向抗力系数的比例系数m0 (1)桩底面地基土竖向抗力系数C0

C0=m0h (4-8) 8

式中:m0——桩底面地基土竖向抗力系数的比例系数,kN/m4,近似取m0=m; h——桩的入土深度(m),当h小于10m时,按10m计算。

(2)承台底地基土竖向抗力系数Cb

Cb=m0hn (4-9)

式中:hn——承台埋深(m),当hn小于1m时,按1m计算。

岩石地基竖向抗力系数C0 表 3-17

单轴极限抗压强度标准值RC(MPa) 1 ≥25 注:当RC为表列数值的中间值时,C0采用插入法确定。

C0(MN/m3) 300 15000

(二)符号规定

在公式推导和计算中,取4-6图所示的坐标系统,对力和位移的符号作如下规定:横向位移顺x轴正方向为正值;转角逆时针方向为正值;弯矩当左侧纤维受