群樁基礎(chǔ)的豎向分析及驗算

1、1群樁基礎(chǔ)的豎向分析及驗算群樁基礎(chǔ)的豎向分析及驗算 一、一、群樁基礎(chǔ)的工作性狀及其特點群樁基礎(chǔ)的工作性狀及其特點 二、二、群樁基礎(chǔ)承載力驗算群樁基礎(chǔ)承載力驗算 三、三、群樁基礎(chǔ)沉降驗算群樁基礎(chǔ)沉降驗算 back2一、群樁基礎(chǔ)的工作一、群樁基礎(chǔ)的工作 性狀及其特點性狀及其特點 1 1柱樁群樁基礎(chǔ)柱樁群樁基礎(chǔ)2 2摩擦樁群樁基礎(chǔ)摩擦樁群樁基礎(chǔ) back31 1柱樁群樁基礎(chǔ)柱樁群樁基礎(chǔ) 柱樁群樁基礎(chǔ)通過承臺分配到各基樁樁頂?shù)暮芍鶚度簶痘A(chǔ)通過承臺分配到各基樁樁頂?shù)暮奢d，絕大部分或全部由樁身直接傳遞到樁底，由載，絕大部分或全部由樁身直接傳遞到樁底，由樁底巖層樁底巖層( (或堅硬土層或堅硬土層) )支承

2、。由于樁底持力層剛硬支承。由于樁底持力層剛硬，樁的貫入變形小，低樁承臺的承臺底面地基反，樁的貫入變形小，低樁承臺的承臺底面地基反力與樁側(cè)摩阻力和樁底反力相比所占比例很小，力與樁側(cè)摩阻力和樁底反力相比所占比例很小，可忽略不計。因此承臺分擔(dān)荷載的作用和樁側(cè)摩可忽略不計。因此承臺分擔(dān)荷載的作用和樁側(cè)摩阻力的擴散作用一般均不予考慮。樁底壓力分布阻力的擴散作用一般均不予考慮。樁底壓力分布面積較小，各樁的壓力疊加作用也小面積較小，各樁的壓力疊加作用也小(R(R可能發(fā)生可能發(fā)生在持力層深部在持力層深部) )，群樁基礎(chǔ)中的各基樁的工作狀態(tài)，群樁基礎(chǔ)中的各基樁的工作狀態(tài)近同于單樁。近同于單樁。 4如左圖所示，可

3、以如左圖所示，可以認為柱樁群樁基礎(chǔ)認為柱樁群樁基礎(chǔ)的承載力等于各單的承載力等于各單樁承載力之和，其樁承載力之和，其沉降量等于單樁承沉降量等于單樁承載量，即不考慮群載量，即不考慮群樁效應(yīng)。因此，群樁效應(yīng)。因此，群樁效應(yīng)是針對摩擦樁效應(yīng)是針對摩擦樁群樁基礎(chǔ)而言。樁群樁基礎(chǔ)而言。 1 1柱樁群樁基礎(chǔ)柱樁群樁基礎(chǔ)back52 2摩擦樁群樁基礎(chǔ)摩擦樁群樁基礎(chǔ)由摩擦樁組成的群樁基由摩擦樁組成的群樁基礎(chǔ)，在豎向荷載作用下礎(chǔ)，在豎向荷載作用下，樁頂上的作用荷載主，樁頂上的作用荷載主要通過樁側(cè)土的摩阻力要通過樁側(cè)土的摩阻力傳遞到樁周土體。由于傳遞到樁周土體。由于樁側(cè)摩阻力的擴散作用樁側(cè)摩阻力的擴散作用，使樁底處

4、的壓力分布，使樁底處的壓力分布范圍要比樁身截面積大范圍要比樁身截面積大得多得多( (如左圖所示如左圖所示) )，以，以使群樁中各樁傳布到樁使群樁中各樁傳布到樁底處的應(yīng)力可能疊加，底處的應(yīng)力可能疊加，6 群樁樁底處地基，土受到的壓力比單樁大；且群樁樁底處地基，土受到的壓力比單樁大；且由于群樁基礎(chǔ)的基礎(chǔ)尺寸大，荷載傳遞的影響范圍由于群樁基礎(chǔ)的基礎(chǔ)尺寸大，荷載傳遞的影響范圍也比單樁深也比單樁深( (如下圖所示如下圖所示) )，因此樁底下地基土層產(chǎn)，因此樁底下地基土層產(chǎn)生的壓縮變形和群樁基礎(chǔ)的沉降比單樁大。生的壓縮變形和群樁基礎(chǔ)的沉降比單樁大。 2 2摩擦樁群樁基礎(chǔ)摩擦樁群樁基礎(chǔ)7 在樁的承載力方面：

5、群樁基礎(chǔ)的承載力也決在樁的承載力方面：群樁基礎(chǔ)的承載力也決不是等于各單樁承載力總和的簡單關(guān)系。工程不是等于各單樁承載力總和的簡單關(guān)系。工程實踐也說明，群樁基礎(chǔ)的承載為常小于各單樁實踐也說明，群樁基礎(chǔ)的承載為常小于各單樁承載力之和，但有時也可能會大于或等于各單承載力之和，但有時也可能會大于或等于各單樁承載力之和。群樁基礎(chǔ)除了上述樁底應(yīng)力的樁承載力之和。群樁基礎(chǔ)除了上述樁底應(yīng)力的疊加和擴散影響外，樁群對樁側(cè)土的摩阻力也疊加和擴散影響外，樁群對樁側(cè)土的摩阻力也必然會有影響。摩擦樁群的工作性狀與單樁相必然會有影響。摩擦樁群的工作性狀與單樁相比有顯著區(qū)別。群樁不同于單樁的工作性狀所比有顯著區(qū)別。群樁不同

6、于單樁的工作性狀所產(chǎn)生的效應(yīng)，可稱產(chǎn)生的效應(yīng)，可稱群樁效應(yīng)群樁效應(yīng)，它主要表現(xiàn)在對，它主要表現(xiàn)在對樁基承載力和沉降的影響。樁基承載力和沉降的影響。 2 2摩擦樁群樁基礎(chǔ)摩擦樁群樁基礎(chǔ)8 影響群樁基礎(chǔ)承載力和沉降的因素很復(fù)雜影響群樁基礎(chǔ)承載力和沉降的因素很復(fù)雜，與土的性質(zhì)、樁長、樁距、樁數(shù)、群樁的平，與土的性質(zhì)、樁長、樁距、樁數(shù)、群樁的平面排列和大小等因素有關(guān)。面排列和大小等因素有關(guān)。 通過模型試驗研究和野外測定表明，上述諸通過模型試驗研究和野外測定表明，上述諸因素中，樁距大小的影響是主要的，其次是樁因素中，樁距大小的影響是主要的，其次是樁數(shù)數(shù); ; 并發(fā)現(xiàn)當樁距較小，土質(zhì)較堅硬時，在荷載并發(fā)現(xiàn)

7、當樁距較小，土質(zhì)較堅硬時，在荷載作用下，樁間土與樁群作為一個整體而下沉，作用下，樁間土與樁群作為一個整體而下沉，樁底下士層受壓縮，破壞時呈樁底下士層受壓縮，破壞時呈“整體破壞整體破壞”指指樁、土形成整體，破壞形態(tài)類似樁、土形成整體，破壞形態(tài)類似- -個實體深基個實體深基礎(chǔ)礎(chǔ); ; 2 2摩擦樁群樁基礎(chǔ)摩擦樁群樁基礎(chǔ)9而當樁距足夠大、土質(zhì)較軟時，樁與土之間產(chǎn)而當樁距足夠大、土質(zhì)較軟時，樁與土之間產(chǎn)生剪切變形，樁呈生剪切變形，樁呈 刺入破壞刺入破壞 。 在一般情況下群樁基礎(chǔ)兼有這兩種性狀?，F(xiàn)在一般情況下群樁基礎(chǔ)兼有這兩種性狀?，F(xiàn)通常認為當樁間中心距離至通常認為當樁間中心距離至6 6倍樁徑時，可不倍

8、樁徑時，可不考慮群樁效應(yīng)。對于低樁承合群樁基礎(chǔ)，承臺考慮群樁效應(yīng)。對于低樁承合群樁基礎(chǔ)，承臺底面土有可能會參與工作共同作用，承臺底面底面土有可能會參與工作共同作用，承臺底面土的反力將會分擔(dān)部分外荷載，但此間題比較土的反力將會分擔(dān)部分外荷載，但此間題比較復(fù)雜，目前還處在研究之中，尚未有公認的結(jié)復(fù)雜，目前還處在研究之中，尚未有公認的結(jié)論論。 2 2摩擦樁群樁基礎(chǔ)摩擦樁群樁基礎(chǔ)back10二、群樁基礎(chǔ)承載力驗算二、群樁基礎(chǔ)承載力驗算 正如上述，當樁距較大，單樁荷載傳到樁正如上述，當樁距較大，單樁荷載傳到樁底處的壓力疊加影響較小時，可不考慮群樁效底處的壓力疊加影響較小時，可不考慮群樁效應(yīng)。應(yīng)。公橋基規(guī)

9、公橋基規(guī)規(guī)定規(guī)定: :當樁距當樁距66倍樁徑時，倍樁徑時，不須驗算群樁基礎(chǔ)承載力，只要驗算單樁容許不須驗算群樁基礎(chǔ)承載力，只要驗算單樁容許承載力即可；當樁距承載力即可；當樁距66倍樁徑時，需驗算樁底倍樁徑時，需驗算樁底持力層土的容許承載力，持力層下有軟弱土層持力層土的容許承載力，持力層下有軟弱土層時，還應(yīng)驗算軟弱下臥層的承載力。時，還應(yīng)驗算軟弱下臥層的承載力。 111 1樁底持力層承載力驗算樁底持力層承載力驗算 摩擦樁群樁基礎(chǔ)當樁間摩擦樁群樁基礎(chǔ)當樁間中心距小于中心距小于6 6倍樁徑時，如倍樁徑時，如下圖所示下圖所示: :將樁基礎(chǔ)視為相將樁基礎(chǔ)視為相當于當于cdefcdef范圍內(nèi)的實體基礎(chǔ)范圍

10、內(nèi)的實體基礎(chǔ)，樁側(cè)外力認為以，樁側(cè)外力認為以p/4p/4角向角向下擴散，可按下式驗算樁底下擴散，可按下式驗算樁底平面處土層的承載力：平面處土層的承載力： 二、二、群樁基礎(chǔ)承載力驗算群樁基礎(chǔ)承載力驗算back12 （3-1063-106）式中：式中：樁底平面處的最大壓應(yīng)力樁底平面處的最大壓應(yīng)力( (kPakPa); );樁底以上土的平均容重樁底以上土的平均容重( (包括樁的重力在內(nèi)包括樁的重力在內(nèi))(kN/m)(kN/m3 3); );承臺底面以上土的容量承臺底面以上土的容量(kN/m(kN/m3 3); );作用于承臺底面合力的豎直分力伙作用于承臺底面合力的豎直分力伙N);N);作用于承臺底面

11、合力的豎直分力對樁底平面處計算面作用于承臺底面合力的豎直分力對樁底平面處計算面積重心軸的偏心距積重心軸的偏心距(m);(m);二、二、群樁基礎(chǔ)承載力驗算群樁基礎(chǔ)承載力驗算13 假想的實體基礎(chǔ)在樁底平面處的計算面積假想的實體基礎(chǔ)在樁底平面處的計算面積a a* *b(b(見見圖圖)(m)(m2 2); );假想的實體基礎(chǔ)在樁底平面處的截面模量假想的實體基礎(chǔ)在樁底平面處的截面模量(m(m3 3); );承臺底面處樁基平面輪廓的長度、寬度承臺底面處樁基平面輪廓的長度、寬度(m(m）；）；承臺的長度、寬度承臺的長度、寬度(m)(m)基樁所穿過各土層范圍內(nèi)摩擦角的加權(quán)平均值基樁所穿過各土層范圍內(nèi)摩擦角的加

12、權(quán)平均值樁底平面處土的容許承載力（樁底平面處土的容許承載力（kPakPa）。）。其中其中h h十十i i屬承臺置于地面屬承臺置于地面( (或最大沖刷線或最大沖刷線) )以下的情以下的情況，如承臺高出地面則況，如承臺高出地面則h=0h=0，其深度即為，其深度即為圖圖b b。2 2軟弱下臥層強度驗算軟弱下臥層強度驗算 軟弱下臥層驗算方法是按土力學(xué)中土內(nèi)應(yīng)力分布軟弱下臥層驗算方法是按土力學(xué)中土內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律計算出軟弱土層頂面處的總應(yīng)力不得大于該處規(guī)律計算出軟弱土層頂面處的總應(yīng)力不得大于該處地基土的容許承載力，可參見第二章有關(guān)部分。地基土的容許承載力，可參見第二章有關(guān)部分。 二、二、群樁基礎(chǔ)承載力驗算

13、群樁基礎(chǔ)承載力驗算back14三、群樁基礎(chǔ)沉降驗三、群樁基礎(chǔ)沉降驗算算 超靜定結(jié)構(gòu)橋梁或建于軟土、濕陷性黃土超靜定結(jié)構(gòu)橋梁或建于軟土、濕陷性黃土地基或沉降較大的其它土層的靜定結(jié)構(gòu)橋梁墩地基或沉降較大的其它土層的靜定結(jié)構(gòu)橋梁墩臺的群樁基礎(chǔ)應(yīng)計算沉降量并進行驗算。臺的群樁基礎(chǔ)應(yīng)計算沉降量并進行驗算。 當柱樁或樁的中心距大于當柱樁或樁的中心距大于6 6倍樁徑的摩擦樁倍樁徑的摩擦樁群樁基礎(chǔ)，可以認為其沉降量等于在同樣土層群樁基礎(chǔ)，可以認為其沉降量等于在同樣土層中靜載試驗的單樁沉降量。中靜載試驗的單樁沉降量。 當樁的中心距小于當樁的中心距小于6 6倍樁徑的摩擦樁群樁基倍樁徑的摩擦樁群樁基礎(chǔ)，則作為實體基礎(chǔ)考慮，如下圖所示，可采礎(chǔ)，則作為實體基礎(chǔ)考慮，如下圖所示，可采用分層總和法計算沉降量。用分層總和法計算沉降量。公橋基規(guī)公橋基規(guī)規(guī)定規(guī)定墩臺基礎(chǔ)的沉降應(yīng)滿足下式要求：墩臺基礎(chǔ)的沉降應(yīng)滿足下式要求： 15 S2.0L S1.0LS2.0L S1.0L式中：式中