第三章-五节_群桩基础计算

第五节群桩基础计算实际工程中，一般为群桩基础。群桩基础与单桩的不同主要有两个方面：（1）、群桩基础，各桩的承载力发挥和沉降性状往往与相同情况下的单桩有显著差别；（2）、承台底部的土反力也将分担部分荷载。因此，在桩基的设计计算时，必须考虑到群桩的工作特点。一、群桩的工作特点群桩基础分为：端承型群桩基础和摩擦型群桩基础。荷载由桩和地基土共同承担。1、端承型群桩基础：持力层坚硬，荷载主要由桩端反力承担。桩端承压面积小，彼此不重叠。端承型群桩基础中各基桩的工作性状与单桩基本一致：（1）、桩的变形很小，桩间土基本不承受荷载，群桩承载力＝单桩的承载力之和；（2）、群桩的沉降量与单桩基本相同。即不存在群桩效应，群桩效应系数。1＝2、摩擦型群桩基础：通过桩侧摩阻力将上部荷载传递到桩周及桩端土层中。一般假定桩侧摩阻力在土中引起的附加应力按某一角度向下扩散。（1）、桩数少、桩距较大时，压力不相互重叠。群桩承载力＝各单桩承载力之和，群桩沉降量与单桩基本相同。可认为不存在群桩效应。（2）、桩数较多、桩距较小时，各桩传来的压力相互重叠，桩端处压力比单桩时大得多，压缩土层厚度也比单桩要深。群桩承载力＜各单桩承载力之总和，沉降量＞单桩的沉降量，即群桩效应。群桩效应系数。1＜群桩效应：摩擦型群桩基础当桩数较多，桩距较小时，此时群桩中各桩的工作状态与单桩的显著不同，其承载力小于各单桩承载力之和，沉降量大于单桩沉降量，这种现象叫群桩效应。目前考虑群桩效应的方法有两种：一、群桩分项效应系数法：对每根桩的侧阻力和端阻力分别乘以群桩效应系数（以概率极限设计为指导，通过实测资料的统计分析得到）；二、实体基础法：把承台、桩和桩间土视为一假想的实体基础，进行地基承载力和变形验算。二、承台下土对荷载的分担作用复合桩基：在荷载作用下，由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。实际上大多数情况下都是复合桩基，只是分担比例不同，分担比例随桩土相对位移的幅度增大而增强。研究表明：承台底土反力大小及分布形式与桩顶荷载水平、桩径桩长、台底和桩端土质、承台刚度以及桩群的几何特征等因素有关。通常，分担比例为：10%～30%。以前设计不考虑承台的分担作用，认为荷载完全由基桩承担，实际偏于安全，易造成浪费。承台分担荷载是以桩基的整体下沉为前提的，只有在桩基沉降不会危及建筑物的安全和正常使用，且台底不与软土直接接触时，才宜考虑承台底土的分担作用。下列情况不能考虑：（1）、承受经常出现的动力作用，如铁路桥梁桩基；（2）、承台下存在可能产生负摩擦力的土层，；（3）、在饱和软土中沉入密集桩群，引起超静孔隙水压力和土体隆起，随着时间推移，桩间土逐渐固结下沉而与承台脱离等。三、群桩的竖向承载力设计值（1）、对于端承桩和桩中心距大于6d的摩擦桩群桩，群桩的竖向承载力等于各单桩承载力之和，沉降量也与独立单桩基本一致，仅需验算单桩的竖向承载力和沉降即可。（2）、而对于桩的中心距6d的摩擦群桩，除了验算单桩的承载力外，还须验算群桩的承载力和沉降。群桩分项效应系数法与传统的桩基设计承载力表达式有两点主要区别：1）、用侧阻、端阻或侧阻端阻综合抗力分项系数，，和承台底土的抗力分项系数代替单一安全系数；2）、引入了各项群桩效应系数：桩侧阻力群桩效应系数、桩端阻力群桩效应系数、桩侧阻端阻综合群桩效应系数、承台底土阻力群桩效应系数。kspspcspspc考虑到桩群、土、承台的相互作用效应后，桩基中各复合基桩的竖向承载力设计值的统一计算表达式为：当单桩极限承载力标准值是由静载试验确定时，基桩的设计值按下式计算RukQRcckcppkpssksQQQR///cckcspukspQQR//几点说明：（1）、式（4－42）或式（4－44）的承载力值，是考虑群桩效应后单桩的承载力，整个桩基的承载力设计值就等于桩数乘以值。（2）、考虑群桩效应仅限于：桩数在3根以上的非端承群桩。对于纯端承群桩和桩数n3根的非端承桩，不考虑群桩效应和承台效应。（3）、若承台底面以下的土有可能与承台底脱开，则不考虑承台效应。（4）、嵌岩桩属于端承型桩，不考虑群桩效应。RRppkrksskQQQR/)(/四、桩顶作用效应简化计算一般建筑物和受水平力较小的高大建筑物，当桩径相同时，通常可假定：（1）、承台是刚性的；（2）、各桩刚度相同；（3）、x、y是桩基平面的惯性主轴。桩顶作用计算公式为：轴心竖向力作用下偏心竖向力作用下水平力作用下当基桩承受较大水平力，或为高承台桩基时，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。nGFNi22iiyiixixxMyyMnGFNnHHi/五、基桩竖向承载力验算1、荷载效应基本组合承载力设计值应符合下式：2、地震作用效应组合承载力设计值应符合下式：RRN0RN2.1max0RRN25.1RN5.1max六、桩基软弱下卧层承载力验算当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层时，应进行下卧层的承载力验算。根据该下卧层发生强度破坏的可能性，可分为整体冲剪破坏和基桩冲剪破坏两种情况。qwukzzqz/（1）、对桩距的群桩基础，一般可作整体冲剪破坏考虑，按下式计算：（2）、桩距，且各桩端的压力扩散线不相交于硬持力层中时，即硬持力层厚度的群桩基础以及单桩基础，应作基桩冲剪破坏考虑，按下式计算：dsa6z)tan2)(tan2()(2)(00000tbtalqbaGFisikzdsa62tan)(cdstea20)tan2()(4tdlquNeisikiz七、桩基竖向抗拔承载力验算承受拔力的桩，应按下述同时验算群桩基础及其基桩的抗拔承载力：此外，还应按GB50010-2002《混凝土结构设计规范》验算桩身的抗拉承载力、裂缝宽度或抗裂性。gpsgkGTT0pskGTT0八、桩基水平承载力验算承受水平力的竖直桩，设计时要求基桩的桩顶水平荷载设计值满足下式要求，可由单桩水平静载试验确定，或按下式进行估算：（1）、桩身配筋率小于0.65％的灌注桩：（2）、钢桩、预制桩和桩身配筋率大于0.65％的灌注桩：HiRH0hhHRRhR)1)(2225.1(0ntmNgmtmhAfNWfRoaxhxvEIR3九、桩基负摩阻力验算群桩中任一基桩的下拉荷载标准值为：考虑桩侧负摩阻力验算基桩竖向承载力设计值时，1）、摩擦型基桩取中性点以上侧阻力为零，满足下式：2）端承型基桩应满足：当土层不均匀和建筑物对不均匀沉降较敏感时，应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。ngQnnngQQRRN0RN0RQNng6.1)27.1(0十、桩基沉降验算对以下桩基应进行沉降验算：（1）、地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；（2）、体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基；（3）、摩擦型桩基。建筑桩基规范推荐的方法为：等效作用分层总和法：对桩中心距小于或等于6倍桩径的桩基，其等效作用面位于桩端平面；等效作用面积为桩承台投影面积；等效作用附加应力近似取承台底平均附加应力。等效作用面以下的应力分布采用布氏解。桩基最终沉降量表达式为：sse