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Foundation Engineering桩基础及深基础桩基础及深基础Foundation Engineering桩基础及深基础天然地基浅基础,造价低,易施工,应优先选用。但强度、变形、抗液化、抗湿陷等不符合要求时,用桩基、其它深基础或地基处理Foundation Engineering桩基础及深基础1 桩基概述2 单桩承载力的确定3 桩基计算4 桩基设计步骤5 其他深基础简介Foundation EngineeringFoundation Engineering二、桩的分类及常用桩(一)分类 (弄清其特点,以据具体情况选用)1、按材料分:木、钢、钢筋混凝土木桩水位以上耐久性差,强度低,我国森林资源不足,应少用钢桩本身强度高,易加工,接头容易,运输方便,但造价是混凝土的3-4倍,用于海洋平台及陆上重要工程,如宝钢高炉、金茂大厦用钢管桩。钢砼桩取材方便,价格便宜,耐久性好,可预制、现浇,尺寸易调,适用性强,故应用广泛,是主要研究对象。Foundation Engineering2、按受力性能分桩端土差、桩很长、灌注桩清底差桩端为岩石、大头桩3、按桩的制作方法分预制桩质量易保证、现场整洁、用时间少,但配筋由运输、打桩控制,配筋率较大,长度不可过大,现场接桩、截桩难。灌注桩钻孔、放钢筋笼、浇砼。尺寸灵活,还可扩头,配筋率可以小,但现场脏,质量难保证,例断桩、缩颈、露筋、清底不充分等。Foundation Engineering(二)常用桩1、预制钢砼桩 (RC桩)断面有方、圆两种, 方桩边长250-550,长13.5m; 现场预制桩长0.8%(运、吊控制,打桩还会产生拉应力)截面大则作成管桩, 有时加预应力(省钢)。2、钻(挖)孔灌注桩超高层多用大直径桩,甚至直径3m,承载力可达4000t,用一般直径桩可能摆不开。可扩孔,用扩孔器或爆扩(少用)。Foundation Engineering3、沉管灌注桩 (挤土)锤击或振动沉管,下有钢砼头,再灌混凝土,拔管,易发生断桩、缩颈(软土中)。有人建议复打,造价提高。仅浙江多用。4、钢管桩有开口、闭口,开口时形成土芯后亦有一定挤土,d小则挤土可能性大,是否挤土将影响承载力(规范5-2-10条)返回Foundation Engineering一、单桩承载力分析桩、土体系荷载传递机理 Q逐渐增大,影响深度也逐渐增加,qs较qp先发挥 Q=QS+QP, Qu=Qsu+Qpu 8 8- -2 2 单桩承载力的确定单桩承载力的确定Foundation Engineering二、桩之负摩擦1、负摩擦产生的条件堆载、水位下降、欠固结土固结、土湿陷、冻土融陷2、负摩擦发生的范围持力层硬,sp 小,则ln大,端承桩ln =l对一般情况可查表4-1ln可随时间变化Foundation Engineering3、负摩擦大小影响因素桩侧及桩端土性、诱因强弱、土的应力历史、桩型等4、消除负摩擦的措施 负摩擦会加大沉降,使桩或土破坏。一般涂适当粘度的沥青以减小负摩擦。Foundation Engineering三、单桩承载力的确定决定于桩和土,一般由土控制,端承、超长桩等除外。1、经验公式法qsik 查表,和土性及成桩方法有关,沉管灌注桩小,因质量难保证;对预制桩有深度修正系数(灌注桩不修正)qpk 查表,和土性及入土深度有关一般预制桩、灌注桩Foundation Engineering2、静载试验一级和部分二级建筑必须做,试桩数1%且不少于3根。 装置、方法:锚桩横梁装置(图),压重平台反力装置等 试桩、锚桩、基准桩间距4d,且2m 分级加载,稳定后读数,详见规范。 极限荷载:1)第二转折点 或 2)沉降达40-60mmFoundation Engineering变异系数d0.15时l=1; d0.15时l6d:相互影响不大桩距6d:沉降加大:桩间土及桩端土附加应力重叠,使附加应力及影响深度均加大,从而使沉降加大;桩间土应力重叠,使变形加大,使qs减小,更多荷载由桩端土承受,亦加大沉降,下层土压缩比例上升。Foundation Engineering定义:可能大于1,也可能小于1。打入式群桩挤土在砂土中可使qs增大。承载力:如要群桩沉降=单桩沉降,则承载力降低,但这样要求不必要。Foundation Engineering二、承台下土对荷载的分担 (低承台)荷载分配过程:承台浇筑后,其自重主要由土承担,其后荷载由桩承受,桩下沉,使土分担上升,桩土承台共同作用。群桩效应系数:影响h的因素:桩距 h ; S4d h才可观; L h ;桩间土Es h ; 桩端土Es h ; Q h Foundation Engineering三、桩基竖向承载力验算1、桩基规范方法(1)求群桩中单桩平均承载力用群桩分项效应系数法分项系数gs、gp 查表对端承桩,或桩距大于6d,或桩数小于3时, 不考虑群桩效应。Foundation Engineering(2)各单桩验算荷载分给桩,因承台下土的分担已含于R中心荷载:偏心荷载:Foundation Engineering2、地基基础规范方法仅考虑深度修正!方法:埋深d+l,扩散角a=fav/4Foundation Engineering3、软下卧层验算Sa6d的群桩G承台及承台上土重设计值; sz附加压力(欠准确)q扩散角,查表qwuk深度修正后的极限承载力标准值除以分项系数后为设计值Foundation Engineering五、桩基沉降计算一般不用验算,但土软,荷载重时应验算。Foundation Engineering8-4 桩基设计步骤一、收集资料二、定持力层、桩型、尺寸,初定承台标高三、确定单桩承载力设计值R在桩长变化不大的情况下尽量将桩端放在好土层利用概述一节的知识注意临界深度、厚度四、桩数n及布置(偏心荷载时增大10-20%)Foundation Engineering布桩原则: 偏心小 布在外围 桩距一般3-4d, 但有时取大一些,增加土的分担。平面布置有方格形、梅花型 尽可能布在墙下、柱下五、桩基验算 六、承台计算七、绘施工图Foundation Engineering以下仅介绍承台计算:承台的刚度、强度要保证,其设计很重要(一)埋深/外形尺寸/构造要求埋深:同浅基础(低承台);外形:同一般浅基础构造要求:厚度300,B 500,砼强度等级C15,桩嵌入承台长度50-100,外挑尺寸等均有规定Foundation Engineering(二)厚度计算主要由冲切控制,同时验算剪切,因破坏面、荷载不同(均相同时,对C20以上砼,冲切控制。因冲切是斜截面破坏中的斜拉破坏。)而弯曲计算则给出配筋。Foundation Engineering柱冲切:冲切面过柱边和桩边,角度45(变阶处也应验算)冲切力:F柱荷载设计值; Qi冲切锥底范围内桩净反力且要求取值在0.2, 1.0a0 xa0y时,分别用ax、ayFoundation Engineering角桩冲切 (向上)因在角部,不封闭,a减小, l仍在0.2, 1.0抗剪计算: 破坏面不再为环形l在0.3, 3.0Foundation Engineering(三)抗弯计算同样用净反力。其他验算:对预制桩应进行吊装验算、锤击验算等返回(单向弯曲)Foundation Engineering8-5 其他深基础简介墩基:大直径短桩,主要端承沉井:逐渐沉下,再封底。多用于桥墩基础,例南京长江大桥1号墩基25x20m,深55mFoundation Engineering沉箱:似沉井,但有压力箱止水,对施工人员的健康有害。地下连续墙:分段施工,多用于基坑支护,亦可用于地下室外墙、桥墩基础。摩擦为主。钱塘江大桥(1937年建成,又炸毁),死4人;美国Eeds桥死12人。我国自1950年代修武汉长江大桥时创管柱基础后,不再用。国外仍用。返回Foundation Engineering例题8.1 已知永久荷载设计值F=7840kN,Mx=180kN.m,My=680kN.m拟用钢筋混凝土预制方桩,b=400mm,l=25.3m,安全等级二级,混凝土采用 C30,钢筋II级解:1.桩类型尺寸已定2.确定单桩承载力设计值R粘土25淤泥6粉粘25淤泥质8卵石4500/601.0m10.4m3.5m9.3m0.5m0.05m0.5mFoundation Engineering3.初选根数4.初选承台5.单桩验算50040040011001100600600400400500Foundation Engineering6.承台设计50051234400400110011006006004004005001)桩顶净反力计算Foundation Engineering50051234400400110011006006004004005002)柱冲切验算965Foundation Engineering50051234400400110011006006004004005003)角桩冲切验算(1号桩)965Foundation Engineering50051234400400110011006006004004005009654)抗剪切验算(1+4号桩)Foundation Engineering50051234400400110011006006004004005009655)抗弯计算
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