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四川南充破桩头群桩基础的整体验算

futao 拆除工程 2019-04-25 665 0
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四川南充破桩头群桩基础的整体验算

(一)单桩与群桩的工作特点

桩基础一般情况都是由若干根桩组成的群桩基础,但在计算时都是以单桩来计算其承载力,实践证明,有时单桩的工作状况不同于群桩的工作状况,还要考虑群桩承载力效应。它与桩的类型、间距、入土深度及土的性质等因素有关。

1.端承桩单桩与群桩的特点

端承桩由于桩底土层为坚硬土层(一般为岩石),所以桩顶所受荷载主要是通过桩身直接传给桩底坚硬土层,桩身各截面相对桩周土的位移量仅为桩身材料的弹性压缩变形,所以相对位移量很小,致使桩身侧面摩阻力很小而可忽略不计。在这种情况下,荷载在传递过程中基本不扩散,桩底压力只作用在桩底截面范围内,而且桩与桩之间荷载传递也互不影响(图5-43),端承群桩基础中各基桩的工作状态近同于单桩。由此可以认为,端承桩群桩基础的承载力等于各单桩承载力之和,其群桩整体沉降变形等于单桩沉降变形量,完全可以用单桩的计算结果代替,而不再考虑群桩效应。

图5-43柱桩单桩和群桩的工作特点

图5-43柱桩单桩和群桩的工作特点

2.摩擦桩单桩与群桩的特点

摩擦桩主要是由桩侧摩阻力将荷载传到深层地基土中,在桩的侧面形成一个锥状扩散面,所以在桩底处水平面上各桩与地基土作用面积要比桩底接触面积大得多。对群桩来说,当桩距较大,大到在桩底处水平面上各桩与地基土作用面积彼此不相重合,则群桩的承载力等于单桩之和。但若桩距较小,桩底处作用面彼此有一部分重合,则群桩桩底处水平面上压力经过叠加后,地基土单位面积受到的压力要比单桩大,这样群桩的沉降量要比单桩之和大,而承载力也不等于单桩之和,要小于单桩之和(图5-44)。

由以上分析可知,群桩的效应主要是对摩擦桩而言,而且由桩的入土深度和桩距来控制。

严格说来,桩底土水平面上的压应力分布规律是相当复杂的一个问题,现一般认为桩底面最大压应力分布范围的直径为D=√2dltang(式中:d为桩直径,l为桩的入土深度,9为桩侧土的内摩擦角),当桩的间距大于D值时可不考虑群桩效应。我国现行《公桥基规》规定,对摩擦桩群桩在桩底平面内桩距小于6倍桩径时,应考虑群桩效应。

图5-44摩擦桩单桩和群桩的工作特点

图5-44摩擦桩单桩和群桩的工作特点


(二)群桩作为整体基础的计算

1.群桩基础承载力计算

摩擦桩的群桩效应就是把桩与桩间土视为一个整体基础,要进行整体基础验算,一般视为图5-45中acde范围内的实体基础计算。实体基础按承台底面处桩基平面轮廓的宽度B。和长度Lo,基桩所穿过土层按桩侧外加权平均内摩擦角/4向下扩散计算,桩底面A=a×b为基底工作面积(图5-45)。

图5-45群桩整体基础计算示意图

图5-45群桩整体基础计算示意图

2.桩底平面处最大压应力验算当轴心受压时,验算式为:

p=71+yh-5loh+0s[r.](5.120)当偏心受压时,除前项验算满足要求外,尚应满足下列条件:

Pak=7l+yh-Bloh+f(1+0)≤yA[6.](5-121)

A=a×b(5-122)

当桩的斜度a≤妥时:

a=Lo+d+2ltane(5-123)b=Bo+d+2ltane(5-124)

当桩的斜度x>妥时:

a=Lo+d+2tana(5-125)b=Bo+d+2ltana(5-126)

。9il,teilk+…+eda(5-127)式中:p、Pam——桩底平面处的平均压应力、最大压应力(kPa);

——承台底面(包括桩的重力在内)至桩底平面土的平均重度(kN/m2);

1——桩埋于土中的深度(m);y——承台底面以上土的重度(kN/m2);N——作用于承台底面合力的垂直分力(kN);A——假想的实体基础在桩端平面处的计算面积(m2);W——假想的实体基础在桩底平面处的抵抗矩(m2);B——承台宽度(m);L——承台长度(m);Bo——外围桩中心围成矩形轮廓的宽度(m);

Lo——外围桩中心围成矩形轮廓的长度(m);g——基桩所穿过土层的平均土内摩擦角;e—一作用于承台底面合力的竖向分力对桩端平面处计算面积重心轴的偏心距(m);a、b——假想的实体基础在桩端平面处的计算宽度和长度(m);d——桩的直径(m);y.——抗力系数;

[f.]——修正后桩端平面处土的承载力容许值(kPa),按第三章式(3-8)取值。

当桩基底面以下有软弱土层时,还应验算软弱土层顶面的承载力。

3.群桩基础沉降验算

按实体基础进行沉降量计算,仍然是采用分层总和法,作用于桩底平面的附加应力可近似按平均附加应力用下式计算,即:

Pie="-glh+(7-o)l(5-128)

式中:y0—桩底面以上至承台底面土的平均容重(不包括桩重);其他符号意义同前。

按墩台基础计算群桩的沉降量时,应计入桩身压缩量。


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