《群桩基础计算》PPT课件.ppt

4.6.1 4.6.1 群桩基础的工作特点群桩基础的工作特点4.6.2 4.6.2 承台下土对荷载的分担作用承台下土对荷载的分担作用 4.6.3 4.6.3 复合基桩竖向承载力特征值复合基桩竖向承载力特征值4.6.4 4.6.4 桩顶作用效应简化计算桩顶作用效应简化计算4.6.5 4.6.5 基桩竖向承载力验算基桩竖向承载力验算4.6.6 4.6.6 桩基软弱下卧层承载力验算桩基软弱下卧层承载力验算4.6.7 4.6.7 桩基竖向抗拔承载力验算桩基竖向抗拔承载力验算4.6.8 4.6.8 桩基水平承载力验算桩基水平承载力验算4.6.9 4.6.9 桩基负摩阻力验算桩基负摩阻力验算4.6.10 4.6.10 群桩基础沉降验算群桩基础沉降验算 back4.64.6群桩基础计算群桩基础计算（1 1）端承型群桩基础）端承型群桩基础 群桩基础通过承台分配到各基桩桩顶的荷载，绝大群桩基础通过承台分配到各基桩桩顶的荷载，绝大部分或全部由桩身直接传递到桩底，由桩底岩层部分或全部由桩身直接传递到桩底，由桩底岩层(或坚或坚硬土层硬土层)支承。支承。由于桩底持力层刚硬，桩的贯入变形小，低桩承台由于桩底持力层刚硬，桩的贯入变形小，低桩承台的承台底面地基反力与桩侧摩阻力所占比例很小，可的承台底面地基反力与桩侧摩阻力所占比例很小，可忽略不计。忽略不计。因此承台分担荷载的作用和桩侧摩阻力的扩散作用因此承台分担荷载的作用和桩侧摩阻力的扩散作用一般均不予考虑。一般均不予考虑。桩底压力分布面积较小，各桩的压力叠加作用也小，桩底压力分布面积较小，各桩的压力叠加作用也小，群桩中的各基桩的工作状态近同于单桩。群桩中的各基桩的工作状态近同于单桩。4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.1 4.6.1 群桩基础的工作特点群桩基础的工作特点 桩基础的承桩基础的承载力等于各单桩载力等于各单桩承载力之和，其承载力之和，其沉降量等于单桩沉降量等于单桩沉降量，即不考沉降量，即不考虑群桩效应。虑群桩效应。4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.1 4.6.1 群桩基础的工作特点群桩基础的工作特点（2 2）摩擦桩群桩基础）摩擦桩群桩基础 荷载主要通过桩侧荷载主要通过桩侧土的摩阻力传递到桩周土的摩阻力传递到桩周土体。土体。扩散作用，桩底处扩散作用，桩底处的压力分布范围要比桩的压力分布范围要比桩身截面积大，桩底处的身截面积大，桩底处的应力叠加。应力叠加。桩底处地基，土受桩底处地基，土受到的压力比单桩大。到的压力比单桩大。4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.1 4.6.1 群桩基础的工作特点群桩基础的工作特点 群桩基础的基础尺寸大，荷载传递的影响范围群桩基础的基础尺寸大，荷载传递的影响范围也比单桩深，因此桩底下地基土层产生的压缩变形也比单桩深，因此桩底下地基土层产生的压缩变形和群桩基础的沉降比单桩大。和群桩基础的沉降比单桩大。4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.1 4.6.1 群桩基础的工作特点群桩基础的工作特点 在桩的承载力方面：群桩基础的承载力不等于各在桩的承载力方面：群桩基础的承载力不等于各单桩承载力总和。单桩承载力总和。工程实践也说明，群桩基础的承载力常小于各单工程实践也说明，群桩基础的承载力常小于各单桩承载力之和。桩承载力之和。群桩基础除了上述桩底应力的叠加和扩散影响外，群桩基础除了上述桩底应力的叠加和扩散影响外，桩群对桩侧土的摩阻力也必然会有影响。摩擦桩群的桩群对桩侧土的摩阻力也必然会有影响。摩擦桩群的工作性状与单桩相比有显著区别。群桩不同于单桩的工作性状与单桩相比有显著区别。群桩不同于单桩的工作性状所产生的效应，可称工作性状所产生的效应，可称群桩效应群桩效应，它主要表现，它主要表现在对桩基承载力和沉降的影响。在对桩基承载力和沉降的影响。桩间中心距离至桩间中心距离至6 6倍桩径时，可不考虑群桩效应。倍桩径时，可不考虑群桩效应。4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.1 4.6.1 群桩基础的工作特点群桩基础的工作特点 影响群桩基础承载力和沉降的因素：影响群桩基础承载力和沉降的因素：土的性质、桩长、桩距、桩数、群桩的平土的性质、桩长、桩距、桩数、群桩的平面排列和大小。面排列和大小。主要因素：主要因素：桩距，桩数。桩距，桩数。当桩距较小，土质较坚硬时，在荷载作用当桩距较小，土质较坚硬时，在荷载作用下，桩间土与桩群作为一个整体而下沉，桩底下，桩间土与桩群作为一个整体而下沉，桩底下土层受压缩，破坏时呈下土层受压缩，破坏时呈“整体破坏整体破坏”。桩距足够大、土质较软时，桩与土之间产桩距足够大、土质较软时，桩与土之间产生剪切变形，桩呈生剪切变形，桩呈“刺入破坏刺入破坏”。一般情况下群桩基础兼有这两种性状。一般情况下群桩基础兼有这两种性状。4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.1 4.6.1 群桩基础的工作特点群桩基础的工作特点back4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.2 4.6.2 承台下土对荷载的分担作用承台下土对荷载的分担作用 复合桩基复合桩基 承台底面分担荷载承台底面分担荷载桩竖向位移桩竖向位移承台底土反力小于平板基础，承台底土反力小于平板基础，分担荷载分担荷载10103030。承台底土反力承马鞍形分布承台底土反力承马鞍形分布 4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.2 4.6.2 承台下土对荷载的分担作用承台下土对荷载的分担作用承台底面的内外分区承台底面的内外分区 内区反力比外区反力小，分布均匀。内区反力比外区反力小，分布均匀。荷载总值增加时候，塑性重分布不明显荷载总值增加时候，塑性重分布不明显 加大外区比例，可以增加承台承担比例加大外区比例，可以增加承台承担比例back 对于端承桩和桩数小于4根的摩擦桩，不考虑承台效应。基桩承载力特征值R=单桩承载力特征值Ra。下列情况摩擦桩需要考虑承台效应。（1）上部结构刚度好，体型简单的构筑物；（2）对差异沉降适应性强的结构物。4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.3 4.6.3 复合基桩竖向承载力特征值复合基桩竖向承载力特征值 考虑承台效应基桩承载力特征值考虑承台效应基桩承载力特征值R R 不考虑地震效应不考虑地震效应4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.3 4.6.3 复合基桩竖向承载力特征值复合基桩竖向承载力特征值 考虑地震效应考虑地震效应4.64.6群桩基础计算群桩基础计算 承台荷载分担是以整体下沉为前提承台荷载分担是以整体下沉为前提 下沉过大不满足变形要求下沉过大不满足变形要求 下列情况不考虑承台荷载分担效应：下列情况不考虑承台荷载分担效应：(1)(1)承受经常出现的动力作用；承受经常出现的动力作用；(2)(2)承台下土可能产生负摩阻力；承台下土可能产生负摩阻力；(3)(3)饱和软土中沉入密集桩群，引起超静孔隙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。固结下沉而与承台脱离。back4.6.3 4.6.3 复合基桩竖向承载力特征值复合基桩竖向承载力特征值4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.4 4.6.4 桩顶作用效应简化计算桩顶作用效应简化计算1.1.基桩桩顶荷载效应计算基桩桩顶荷载效应计算 假定：假定：（1 1）承台是刚性的；）承台是刚性的；（2 2）各桩刚度相同；）各桩刚度相同；（3 3）x,yx,y基桩平面的惯性主轴基桩平面的惯性主轴4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.4 4.6.4 桩顶作用效应简化计算桩顶作用效应简化计算 2.2.地震作用效应地震作用效应 对位于对位于8 8度以下抗震设防区低承台桩基，满足下度以下抗震设防区低承台桩基，满足下列条件，计算桩顶作用效应时可不考虑地震作用；列条件，计算桩顶作用效应时可不考虑地震作用；(1)(1)按建筑抗震设计规范可不进行天然地基和按建筑抗震设计规范可不进行天然地基和基础抗震承载力计算的建筑物；基础抗震承载力计算的建筑物；(2)(2)不位于斜坡地带和地震可能导致滑移地裂地段不位于斜坡地带和地震可能导致滑移地裂地段的建筑物；的建筑物；(3)(3)桩端及桩身周围无可液化土层；桩端及桩身周围无可液化土层；(4)(4)承台周围无可液化土、淤泥、淤泥质土。承台周围无可液化土、淤泥、淤泥质土。对位于对位于8 8度和度和8 8度以上抗震设防区的高大建筑物低度以上抗震设防区的高大建筑物低承台桩基在计算算各这桩的作用效应和桩身内力时承台桩基在计算算各这桩的作用效应和桩身内力时要考虑地震作用。要考虑地震作用。back4.64.6群桩基础计算群桩基础计算4.6.5 4.6.5 基桩竖向承载力验算基桩竖向承载力验算 1.1.荷载效应标准组合荷载效应标准组合 承受轴心荷载桩基：承受轴心荷载桩基：back承受偏心荷载桩基：承受偏心荷载桩基：2.2.地震作用效应组合（承载力可以提高地震作用效应组合（承载力可以提高25%25%）轴心荷载：轴心荷载：偏心荷载：偏心荷载：4.64.6群桩基础计算群桩基础计算桩基软弱下卧层承载力验算桩基软弱下卧层承载力验算桩端平面以下有软弱下卧层：桩端平面以下有软弱下卧层：桩距小于桩距小于6 6倍桩径：倍桩径：4.64.6群桩基础计算群桩基础计算桩基软弱下卧层承载力验算桩基软弱下卧层承载力验算桩距大于桩距大于6 6倍桩径：倍桩径：back4.64.6群桩基础计算群桩基础计算桩基竖向抗拔承载力验算桩基竖向抗拔承载力验算承受拔力的桩（整体和非整体破坏）：承受拔力的桩（整体和非整体破坏）：back基桩上拔力设计值基桩上拔力设计值群桩桩土总重量群桩桩土总重量/总桩数（地下水位以下总桩数（地下水位以下有效重度）有效重度）基桩自重（地下水位以下有效重度）基桩自重（地下水位以下有效重度）按（按（8.208.20）计算，验算桩身抗拉强度，）计算，验算桩身抗拉强度，验算裂缝宽度验算裂缝宽度4.64.6群桩基础计算群桩基础计算桩基水平承载力验算桩基水平承载力验算承受水平力的桩：承受水平力的桩：桩基中基桩水平承载力设计值桩基中基桩水平承载力设计值单桩水平承载力设计值单桩水平承载力设计值群桩效应综合系数桩基规范群桩效应综合系数桩基规范4.64.6群桩基础计算群桩基础计算桩基水平承载力验算桩基水平承载力验算静载试验，或按下式估算（配筋率静载试验，或按下式估算（配筋率0.65%0.65%0.65%灌注桩，钢桩和预制桩）灌注桩，钢桩和预制桩）桩顶容许水平位移桩顶容许水平位移桩顶水平位移系数桩顶水平位移系数4.64.6群桩基础计算群桩基础计算桩基负摩阻力验算桩基负摩阻力验算back对于摩擦桩中性点以上侧摩阻力取零对于摩擦桩中性点以上侧摩阻力取零 对于端承桩满足上式以外，还要把负摩阻对于端承桩满足上式以外，还要把负摩阻力计入荷载来验算。力计入荷载来验算。公桥基规超静定结构桥梁或建于软土、湿陷公桥基规超静定结构桥梁或建于软土、湿陷性黄土地基或沉降较大的其它土层的静定结构桥梁墩性黄土地基或沉降较大的其它土层的静定结构桥梁墩台的群桩基础应计算沉降量并进行验算。台的群桩基础应计算沉降量并进行验算。建筑规范以下桩基应进行沉降验算：建筑规范以下桩基应进行沉降验算：(1)(1)地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；(2)(2)体形复杂荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层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；的设计等级为乙级的建筑物桩基；(3)(3)摩擦型桩基。摩擦型桩基。当桩的中心距小于当桩的中心距小于6 6倍桩径的摩擦桩群桩基础，则倍桩径的摩擦桩群桩基础，则作为实体基础考虑，如下图所示，可采用分层总和法作为实体基础考虑，如下图所示，可采用分层总和法计算沉降量。公桥基规规定墩台基础的沉降应满计算沉降量。公桥基规规定墩台基础的沉降应满足下式要求：足下式要求：4.64.6群桩基础计算群桩基础计算群桩基础沉降验算群桩基础沉降验算 S2.0L S1.0L S2.0L S1.0L式中：式中：S S 墩台基础的均匀总沉降值墩台基础的均匀总沉降值(cm)(cm)S S 相邻墩台基础均匀总沉相邻墩台基础均匀总沉降差值降差值cm);cm);L L 相邻墩台间最小跨径长度，相邻墩台间最小跨径长度，以以mm计；跨径小于计；跨径小于25m25m时仍时仍以以25m25m计算。计算。back4.64.6群桩基础计算群桩基础计算群桩基础沉降验算群桩基础沉降验算