第三章樁基礎(chǔ)de設(shè)計

1、第四節(jié)單樁容許承載力的確定第四節(jié)單樁容許承載力的確定4在設(shè)計樁基礎(chǔ)時，首先應(yīng)從分析單樁人手，確定單樁容許承載力，然后結(jié)合樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造型式進(jìn)行基樁受力分析計算，從而確定樁基礎(chǔ)的承載力。4單樁容許承載力是指單樁在外荷載作用下，樁土共同作用，地基土和樁本身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均能得到保證，且變形在容許范圍之內(nèi)樁所能容許承受的最大荷載。4一般情況下，樁受到軸向力、橫軸向力及彎矩作用，因此，需分別研究和確定單樁的軸向容許承載力、橫軸向容許承載力和容許彎矩，但通常樁主要受軸向力，所以本節(jié)主要研究樁的軸向容許承載力的確定，簡要一、單樁軸向容許承載力的確定4樁的軸向容許承載力確定的方法有:4靜載試驗(yàn)法、經(jīng)驗(yàn)公

2、式(規(guī)范法)、理論公式、靜力觸探法、動力公式或波動方程及按樁身材料確定單樁容許承載等方法。用靜載試驗(yàn)確定單樁容許承載力4 靜載試驗(yàn)法即在現(xiàn)場對一根沉人設(shè)計深度的樁在樁頂逐級施加軸向荷載，直至樁達(dá)破壞狀態(tài)為止，并在試驗(yàn)過程中測量每級荷載下的樁頂沉降，根據(jù)沉降與荷載及時間的關(guān)系，分析確定單樁軸向容許承載力。4靜載試驗(yàn)可在現(xiàn)場做試樁或利用基礎(chǔ)中已筑好的基樁進(jìn)行試驗(yàn)。4為了準(zhǔn)確性，試樁數(shù)目應(yīng)不少于基樁總數(shù)的2% ，且不應(yīng)少于2根;試樁的施工方法以及試樁材料和尺寸、人土深度均應(yīng)與設(shè)計樁相同。 1.試驗(yàn)裝置 1.試驗(yàn)裝置4錨樁法試驗(yàn)裝置是常用的一種加荷裝置，主要設(shè)備由錨梁、橫梁和油壓千斤頂組成，如圖4 錨

3、樁可根據(jù)需要布設(shè)4一6根，錨樁的人土深度等于或大于試樁的入土深度，錨樁與試樁的間距應(yīng)大于試樁樁徑的3倍，以減小對試樁的影響。4樁頂沉降常用百分表或位移計量測。4觀測裝置的固定點(diǎn)(如基準(zhǔn)樁)應(yīng)與試、錨樁保持適當(dāng)?shù)木嚯x2.測試方法4試樁加載應(yīng)分級進(jìn)行，每級荷載約為極限荷載預(yù)估值的1/101/15;有時也采用遞變加載方式，開始階段每級荷載取極限荷載預(yù)估值的1/2.51/5，終了階段取1/101/15。4 測讀沉降時間，在每級加荷后的第一小時內(nèi)，每隔15min測讀一次，以后每隔30min測讀一次，至沉降穩(wěn)定為止。沉降穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，4通常規(guī)定為:對砂性土為30min內(nèi)不超過0. lmm;對粘性土為1h內(nèi)不

4、超過0.lnun。4待沉降穩(wěn)定后，方可施加下一級荷載。循此加載觀測，直至樁達(dá)到破壞狀態(tài)，終止試驗(yàn)。4 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，一般認(rèn)為樁已達(dá)破壞狀態(tài)，所相應(yīng)施加的荷載即為破壞荷載:4 (1)樁的沉降量突然增大，總沉降量大于40mm，且本級荷載下的沉降量為前一級荷載下沉降量的5倍以上。4 (2)總位移量大于或等于40mm，本級荷載加上后24h樁的沉降未趨穩(wěn)定。3.極限荷載和軸向容許承載力確定4破壞荷載求得以后，可將其前一級荷載作為極限荷載，從而確定單樁軸向容許承載力三、負(fù)摩阻力問題4 樁受軸向壓力后，相對于樁側(cè)土作向下位移，土對樁就產(chǎn)生向上作用的摩阻力，稱正摩阻力4當(dāng)樁穿過軟弱可壓縮土層時，由于地

5、表面有較大的荷載作用(如橋頭填土及路堤)，或地下水下降，或土層屬次固結(jié)狀態(tài)等情況，均會引起樁側(cè)地基壓縮下沉(固結(jié))，若樁側(cè)土下沉量大于樁受荷后的沉降(包括樁身壓縮和樁底下沉)，則樁側(cè)土相對于樁向下位移，土對樁就產(chǎn)生向下作用的摩阻力，稱負(fù)摩阻力4 由于在樁身表面發(fā)生負(fù)摩阻力，使樁側(cè)土的一部分重量傳遞給樁，因此負(fù)摩阻力不但不起4承載力作用，反而變成施加在樁上的外荷載。4這是在軟弱粘土或濕陷性黃土等地基中確定單樁軸向容許承載力和設(shè)計樁基礎(chǔ)時應(yīng)該注意的。4 要確定樁身負(fù)摩阻力的大小，就要先確定產(chǎn)生負(fù)摩阻力的深度和負(fù)摩阻力強(qiáng)度的大小。4 樁身負(fù)摩阻力并不一定發(fā)生于整個軟弱壓縮土層中。產(chǎn)生負(fù)摩阻力的深度就

6、是樁側(cè)土層對樁產(chǎn)生相對下沉的范圍，它與樁側(cè)土的壓縮、固結(jié)、樁身壓縮及樁底下沉等直接有關(guān)。4樁側(cè)土的壓縮與地表作用荷載及土的壓縮性質(zhì)有關(guān)，并隨深度逐漸減小;而樁在外荷作用下，樁底的下沉量為一定值，樁身壓縮變形卻隨深度相應(yīng)減小，因此當(dāng)?shù)竭_(dá)一定深度后，樁側(cè)土下沉量4有可能與樁身的位移量相等，土對樁無相對向下位移，即不產(chǎn)生負(fù)摩阻力;在此深度以下，樁的位移大于樁側(cè)土的下沉，樁身上仍為向上作用的正摩阻力。4正、負(fù)摩阻力變換處的位置，稱為中性點(diǎn)(圖3-40)，4顯然中性點(diǎn)位置的確定與作用荷載和樁周土的性質(zhì)有關(guān)。負(fù)摩擦力的影響4(1)作用于樁側(cè)表面的總負(fù)摩擦力(不曳荷載)有可能使樁的負(fù)荷過大，從而使樁基的沉降

7、過大或樁身結(jié)構(gòu)受到損壞。4 (2)正如前面已指出過的，由于樁承擔(dān)了一部分土體重量，即負(fù)摩擦力減少了樁端標(biāo)高處的有效覆蓋壓力，這可能導(dǎo)致樁端阻力降低。4 (3)當(dāng)建筑物的部分基礎(chǔ)或同一基礎(chǔ)中部分樁發(fā)生負(fù)摩擦力，將出現(xiàn)樁群的不均勻沉降，致使上部結(jié)構(gòu)損壞。4 (4)負(fù)摩擦力對樁的作用可達(dá)到中性點(diǎn)的標(biāo)高處。在挪威，認(rèn)為如果把中性點(diǎn)以下樁的彈性壓縮都考慮在內(nèi)的話，可假設(shè)中吐點(diǎn)是位于周圍土沉降為Smm的標(biāo)高處;對打到基巖的樁，一般認(rèn)為應(yīng)假設(shè)中性點(diǎn)位于樁端處。4(5)樁群四角的樁分擔(dān)到的負(fù)摩擦力比樁群內(nèi)部的樁要大。4 (6)在正常固結(jié)的軟粘土中，如果樁長是20一25m，其負(fù)摩擦力常常與樁的容許荷載值相等，4

8、在此情況下，應(yīng)估計到端承樁會轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ翗?。工程?shí)踐證實(shí)4負(fù)摩阻力產(chǎn)生的后果主要反映在樁基下沉量的增加或發(fā)生基礎(chǔ)不均勻沉降而影響結(jié)構(gòu)物的使用。4隨著工程實(shí)踐的不斷發(fā)展，常常采取對樁身涂以處理后的瀝青、油漆等措施，可以改變樁土接觸表面摩阻性能而減少負(fù)摩阻力值。第七節(jié)樁基礎(chǔ)設(shè)計計算步驟4 先根據(jù)所收集的必要設(shè)計資料擬定出設(shè)計方案(包括選擇樁基礎(chǔ)的類型、樁長、樁徑、樁數(shù)及樁的布置、承臺位置與尺寸等)，4 進(jìn)行基樁和承臺強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形驗(yàn)算，經(jīng)過計算、比較、修改直至符合各項(xiàng)要求，4 確定較佳的設(shè)計方案。樁基礎(chǔ)設(shè)計原則:4 1.設(shè)計前進(jìn)行必要的基本情況調(diào)查。4 2.認(rèn)真選定適用、簡便可行而又可靠的設(shè)計方法

9、，認(rèn)真測定和選用有代表性的而且可靠的原始參數(shù)。4 3.確定樁的設(shè)計承載力時應(yīng)考慮不同結(jié)構(gòu)物的容許沉降量。4 4.現(xiàn)時，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范已采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法，45.設(shè)計樁基時應(yīng)遵循和執(zhí)行有關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)定樁基礎(chǔ)類型的選擇承臺位置和尺寸的選定1、承臺低穩(wěn)定性較好，但在水中施工難度較大，因此可用于季節(jié)性河流，沖刷小的河流或岸臺上墩臺及旱地上其他結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)。42、當(dāng)承臺埋于凍脹土層中時，為了避免由于土的凍脹引起樁基礎(chǔ)的損壞，承臺底面應(yīng)位于凍結(jié)線以下不少于0. 25m。承臺位置和尺寸的選定43、對于常年有流水，沖刷較深，或水位較高，施工排水困難，在受力條件允許時，應(yīng)盡可能采用高樁承臺。4承臺如在水中:在有流水的河道，承臺底面應(yīng)在最低冰層底面以下0.25m;4在有其他漂流物或通航的河道，承臺底面也應(yīng)適當(dāng)放低，以保證基樁不會直接受到撞擊，否則應(yīng)設(shè)置防撞擊裝置。4對于有沖刷的河流，還應(yīng)考慮沖刷影響。(二)柱樁樁基和摩擦樁樁基的選定4柱樁與摩擦樁的選擇主要是根據(jù)地質(zhì)和受力情況確定。4柱樁樁基承載力大，沉降量小，較為安全，當(dāng)基巖埋深較淺時應(yīng)考慮采用柱樁樁基。4若適宜的巖層埋置較深或受到施工條件的限制不宜采用柱樁時，則可采用摩擦樁。4在同一樁基礎(chǔ)中不宜同時采用柱樁和摩擦樁，同時也不宜采用不同材料、不同直徑和長度相差