最新大直径后注浆灌注桩可靠度分析教学课件.ppt

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1、大直径后注浆灌注桩可靠度分析LOGO大直径后注浆灌注桩承载力可靠度分析大直径后注浆灌注桩承载力可靠度分析 文献综述文献综述文献综述文献综述可靠指标的计算原理可靠指标的计算原理可靠指标的计算原理可靠指标的计算原理工程实例计算工程实例计算工程实例计算工程实例计算概率极限状态方程概率极限状态方程结论结论LOGOLOGOLOGOLOGOLOGOLOGOLOGO概率极限状态方程概率极限状态方程2.1一般结构极限状态的基本方程一般结构极限状态的基本方程桩的极限承载力恒载效应活载效应 大直径后注浆灌注桩的极限承载力R的影响因素十分复杂。桩周土的物理力学性质的变异性、桩的尺寸（大直径尺寸效应的影响）、土层厚度

2、与土层分布的不确定性、成桩过程对桩周土的扰动，后注浆强度等都影响着桩的极限承载力。在考察随机变量时，原则上应考虑上述各种因素的影响。2.2大直径后注浆灌注桩承载力极限状态方程大直径后注浆灌注桩承载力极限状态方程（1）LOGO概率极限状态方程概率极限状态方程但从目前所搜集的大部分资料来看，土层厚度的不确定性、土层物理力学指标的测定误差、成桩过程等对土层的影响等都无法做出定量分析，对于桩的几何尺寸，也基本上没有实测资料，因此只能将影响单桩极限承载力的各种变异性通过单桩极限承载力R 的变异性综合体现出来，可采用无量纲法：2.2.1无量纲极限状态方程无量纲极限状态方程在各种结构设计规范中，强度计算时极

3、限状态设计公式一般为结构抗力标准值恒载效应标准值活载效应标准值安全系数令活载与恒载效应比为则有（2）（3）LOGO概率极限状态方程概率极限状态方程（1）式与（3）式比，有令得无量纲极限状态方程化为（4）（5）可靠指标 仅与 ，的统计参数及活载效应与恒载效应的比值 有关。2.2.2的统计参数求取的统计参数求取R 可取为单桩静载试验所得的极限承载力，可取为经验公式法计算的极限承载力标准值，按下式确定：（6）简写为LOGO概率极限状态方程概率极限状态方程后注浆单桩极限承载力标准值u-桩身周长；后注浆非竖向增强段第j层土厚度；后注浆竖向增强段内第i层土厚度：对 于泥浆护壁成孔灌注桩，当为单一桩端后注浆

4、时，竖向增强段为桩端以上12m；当为桩端、桩侧复式注浆时，竖向增强段为桩端以上12m及各桩侧注浆断面以上12m，重叠部分应扣除。分别为后注浆竖向增强段第i土层初始极限侧摩阻力标准值、非竖向增强段第j土层初始极限侧摩阻力标准值、初始极限端阻力标准值；一般用设计工程中地质报告的参数值，也可参考规范中附表推荐值。分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数，一般根据地区经验取值，无经验时可按表1取值 大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，一般可按表2取值LOGO概率极限状态方程概率极限状态方程表表1表表2LOGO概率极限状态方程概率极限状态方程从而可以由静载试验结果对无量纲随机变量进行统计，用数理统计检验方法验证其

5、所服从的分布（一般为正态分布、对数正态分布、极值型分布中的一种）可由查询建筑结构设计统一标准中的荷载统计分析部分得到。服从正态分布N(l.060，0.074)，变异系数 G=0.070；服从极值型分布，均值，标准差，变异系数因不同活载而异。通过上面的式子在能够获得合理的基本随机变量分布与统计特征值的情况下，采用可靠度理论中计算方法进行可靠性分析，可以计算大直径后注浆灌注桩承载力可靠性指标。LOGO可靠指标的计算原理可靠指标的计算原理3.1JC法的基本原理法的基本原理 计算可靠指标的方法有很多，如JC 法、映射变换法、实用分析法和蒙特卡洛（Monte Carlo）法等等。JC法是由Rackwit

6、z和Fiessler所提出的，它适用于随机变量为任何分布下结构可靠度指标的求解。它已被国际安全度联合委员会(JCSS)所采用，我国的建筑结构统一标准也规定采用此法进行结构的可靠度计算。通过比较，本文选取JC法进行迭代计算。JC法的基本思路为：将随机变量Xi（i=1,2，n)原来的非正态用正态分布代替，但对于代替的正态分布函数，要求在设计验算点处的累积概率分布函数CDF值和概率密度函数PDF值都与原来的CDF值和PDF值相同。，由这两个条件，可求出当量正态分布的均值和标准差如下。LOGO可靠指标的计算原理可靠指标的计算原理LOGO可靠指标的计算原理可靠指标的计算原理3.2JC法求解可靠指标法求解

7、可靠指标的基本步骤的基本步骤对极限状态方程（1）选取初始迭代点，一般可取（2）根据前述公式计算当量正态变量（3）求方向余弦LOGO可靠指标的计算原理可靠指标的计算原理（4）求可靠度指标（5）计算新的验算点：（6）重复步骤2-5,直到满足精度要求 为止。得到最终的 值。代入之前的极限状态方程（5），有LOGO工程实例计算工程实例计算由于大直径后注浆灌注桩承载力的可靠度计算实例较少见，在相应的论文中未发现可供计算的实测工程数据。现依据某一大直径灌注桩工程的相应数据改编后假定一大直径后注浆灌注桩工程进行计算。4.1工程介绍工程介绍 某地区一办公楼，采用大直径后注浆灌注桩基础（3根桩长20m直径100

8、0mm桩，3根桩长25m直径1200mm的桩，3根桩长30m直径1200mm的桩）。荷载效应组合采取恒载与办公楼楼面活荷载简单组合的形式。4.2统计参数确定统计参数确定 根据单桩极限承载力标准值计算经验公式（6），计算了9根大直径后注浆灌注桩的极限承载力Ruk，并和它们的极限承载力的静载试验实测值R 进行了对比，计算结果如下表LOGO工程实例计算工程实例计算桩号桩号桩径桩径（mm）桩长桩长（m）单桩极限承载力（单桩极限承载力（KN）实测值R 计算值Ruk 1 1000 20 9810 8838 1.11 2 1000 20 10428 8838 1.18 3 1000 20 9192 8838

9、 1.04 4 1200 25 10665 10560 1.01 5 1200 25 9895 10560 0.937 6 1200 25 10538 10560 0.998 7 1200 30 10274 11365 0.904 8 1200 30 14456 11365 1.272 9 1200 30 9660 11365 0.850LOGO工程实例计算工程实例计算从上表看出，计算值和实测值较吻合，经计算求得 假设其服从对数正态分布，使用 拟合优度方法检验，根据建筑结构设计统一标准得知的概率分布和统计参数见下表随机变量随机变量X均值均值标准差标准差变异系数变异系数概型分布概型分布 1.03

10、3 0.127 0.123 对数正态 1.060 0.074 0.070 正态分布 0.700 0.203 0.290 极值型LOGO工程实例计算工程实例计算4.3可靠度指标的计算可靠度指标的计算在确定各随机变量的统计特性后，根据现行桩基规范，取安全系数K=2，在不同的活载与恒载之比 下，根据JC法的计算流程，计算出该工程中大直径后注浆灌注桩承载力可靠度指标结果如下表。0.000.50 1.001.50 2.00 3.782 4.165 4.284 4.311 4.332LOGO结论结论（1）通过计算结果发现可靠度指标随荷载效应比 的增大而增大，但增量较小，这说明 对 的影响不大。（2）不同荷

11、载组合对可靠度应该有较大影响，这里只计算了 荷载组合 下的可靠指标值，进一步工作可以采用另外两种组合方式计算结果进行比较。（3）采用JC计算可靠度指标。将目标函数当量正态化而寻求最 优解，计算结果比常用的一次二阶矩法精度高、运算速度快。求解变量数愈多优势愈明显。LOGO结论结论（4）大直径后注浆灌注桩承载力可靠度分析基本过程与一般 桩基相同，只是在求取单桩极限承载力标准值时应考虑注浆的加强效应和大直径尺寸效应的影响。（5）由大直径后注浆灌注桩承载力极限状态方程可知，可靠指 标 主要与安全系数K，荷载效应比值 ，荷载组合以及 的概型分布有关，LOGO参考文献参考文献1 吴祖咸，高子珺等.桩端后注

12、浆大直径超长钻孔灌注桩承载力的试验研 究J.建筑技术，2010,41（10）：896897.2 张忠苗，唐朝文关于钻孔桩桩底后注浆的技术要点J.岩石力学与工程学报，2002，21(11)：1740-17433范小建，童金清.大直径后注浆钻孔灌注桩桩端承载性状分析J.常州工学院学报，2008,21:159-161.4张忠苗，何景愈等.软土中桩端后注浆大直径灌注桩尺寸效应试验研究 J.岩土工程学报，2011,33（2）：32-37.5高飞，沈晓梅.上海地区超长后注浆钻孔桩竖向承载力试验研究J.土木工程学报，2007，40：10-13.6程晔.超长大直径钻孔灌注桩承载性能研究D南京：东南大学土木工程

13、学院，2005.7杨广岭大直径灌注桩后注浆施工及试验研究J石家庄铁路职业技术学院学报，2010，9(1)：40-44 8】JGJ 94-2008建筑桩基技术规范【S】LOGO参考文献参考文献9 JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范 S.10朱向荣，张寒钻孔灌注桩桩端后注浆单桩极限承载力研究J.建筑科学，2006，22(6)：18-21.11傅旭东，赵善锐.桩底压力灌浆的钻孔桩承载力的可靠度计算J.工程力学增刊，1996,：696-69912邓志勇.钻孔灌注桩竖向承载力及可靠度的研究D.天津：天津大学土木工程学院，2001.13胡文君.软土地基中成孔灌注桩的可靠度分析青岛：中国石油大学,200714赵春风，高大钊.上海地区由CPT确定钻孔灌注桩承载力的分项系数研究J.土木工程学报，2004，37（7）：78-81.15赵春风，严文彪.钻孔灌注桩极限承载力的可靠性分析A.中国公路学会桥梁和结构工程学会 一九九年桥梁学术论文集C16李典庆，鄢丽丽考虑桩底沉渣的灌注桩可靠度分析方法J岩土力学，2008，29(1)：155-160 LOGO结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！28