樁基礎(chǔ)-樁基礎(chǔ)的設(shè)計

樁基礎(chǔ)的設(shè)計延時符學(xué)習(xí)目標(biāo)1.明確樁基礎(chǔ)的設(shè)計原理與計算步驟；2.掌握樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算方法與要求。

一、樁基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容與步驟

樁基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)根據(jù)荷載性質(zhì)與大小，上部結(jié)構(gòu)形式與使用要求，地質(zhì)和水文資料以及材料供應(yīng)和施工條件等，確定適宜的樁基礎(chǔ)類型和各組成部分尺寸，并保證承臺、基樁和地基在強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性方面均能滿足安全和使用要求，同時考慮設(shè)計方案的可行性與合理性。

一、樁基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容與步驟1.樁基礎(chǔ)類型的選擇1）樁基礎(chǔ)類型、承臺位置和尺寸的選定

2）端承樁樁基和摩擦樁樁基的選定

3）單排樁基礎(chǔ)和多排樁基礎(chǔ)的選定

4）樁型與成樁工藝的選擇5）承臺尺寸的擬定樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算，一般包括下述內(nèi)容與步驟：

一、樁基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容與步驟2.樁徑、樁長的擬定和單樁承載力容許值的確定1）樁徑的擬定2）樁長的擬定3）單樁承載力容許值的確定3.確定基樁的根數(shù)及其在平面上的布置1）樁的根數(shù)估算2）確定樁的平面布置

一、樁基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容與步驟4.樁基礎(chǔ)設(shè)計方案的檢驗(yàn)

1）單根基樁的檢驗(yàn)（1）單樁豎向承載力檢驗(yàn)①按地基土的支承力確定和驗(yàn)算單樁豎向承載力。②按樁身材料強(qiáng)度確定和檢驗(yàn)單樁承載力。（2）單樁橫向承載檢驗(yàn)（3）單樁水平位移檢驗(yàn)

2）群樁基礎(chǔ)承載力和沉降量的檢驗(yàn)

3）承臺強(qiáng)度檢驗(yàn)按材料強(qiáng)度確定樁的豎向承載力1.軸向受壓情況（1）鋼筋混凝土樁，當(dāng)配有普通箍筋時，在軸心受壓情況下，其截面強(qiáng)度按下式驗(yàn)算一、樁基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容與步驟（2）鋼筋混凝土樁，當(dāng)采用螺旋式或焊接式間接鋼筋時，其截面強(qiáng)度按下式驗(yàn)算：

2.偏心受壓情況構(gòu)件偏心受壓時，除驗(yàn)算水平力及彎矩作用平面內(nèi)樁的抗壓強(qiáng)度外，還應(yīng)驗(yàn)算樁身抗彎拉強(qiáng)度。一、樁基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容與步驟

二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念1.土的橫向抗力和地基系數(shù)樁基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生變位(包括豎向位移、水平位移和轉(zhuǎn)角)，使樁擠壓樁側(cè)土體，樁側(cè)土必然對樁身產(chǎn)生一個橫向抗力，即土的橫向抗力，起抵抗外力和穩(wěn)定樁基礎(chǔ)的作用，其大小取決于土的性質(zhì)、樁身剛度、樁的入土深度、樁的截面形狀、樁距及作用荷載等因素。

二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念

地基系數(shù)C的物理意義是使單位面積土在彈性限度內(nèi)產(chǎn)生單位變形時所需施加的力，即樁側(cè)某點(diǎn)發(fā)生單位橫向位移時，土對樁的橫向抗力。，其值不僅與土的類別和物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且還隨著深度而變化。常用的地基系數(shù)分布規(guī)律如下圖所示

二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念2.單樁、單排樁和多排樁

1）單樁或與橫向外力作用方向相垂直的單排樁對于單根樁來說，上部荷載全部由其自身來承擔(dān)。對于單排樁，作縱向驗(yàn)算時，若作用于承臺底面中心的荷載為N、H和My，當(dāng)N在單排樁方向無偏心時，可以假定它是平均分布在各樁上當(dāng)豎向力N在單排樁方向有偏心距e時，即Mi=N·e，因此每根樁上的豎向作用力可按偏心受壓計算，二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念

二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念2）順橫向外力作用方向的單排樁或多排樁此類樁基礎(chǔ)實(shí)際上是一個超靜定的平面或空間剛架，其內(nèi)力分析和變位計算需用超靜定方法求解，一般采用結(jié)構(gòu)力學(xué)中的位移法計算各樁樁頂?shù)氖芰Α?/p>

二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念3.樁的計算寬度樁側(cè)土產(chǎn)生橫向抗力的范圍總要大于樁的側(cè)向尺寸，且與樁的橫截面形狀、大小和相鄰樁的間距等因素有關(guān)。在計算中將各種不同情況下樁側(cè)土抗力的實(shí)際作用范圍，稱為樁的計算寬度。d≥1.0m時，d<1.0m時，當(dāng)當(dāng)(1)對單排樁或

的多排樁

K=1.0(2)對的多排樁二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念

kf——樁形kf狀換算系數(shù)，視水平力作用面而定。圓形或圓端截面kf=0.9；矩形截面=1.0；對圓端形與矩形組合截面二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念

在樁平面布置中，若平行于水平力作用方向的各排樁數(shù)量不等，且相鄰(任何方向)樁間中心距等于或大于(d+1)，則所驗(yàn)算各樁可取同一個樁間影響系數(shù)，其值按樁數(shù)量最多的一排選取。此外，若垂直于水平力作用方向上有n根樁時，計算寬度取nb1。，但須滿足nb1≤B+1二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念

二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念3.剛性樁與彈性樁m法計算中常將置于土中的樁柱分成剛性構(gòu)件和彈性構(gòu)件兩類。剛性構(gòu)件是指在橫向力作用下，樁柱本身不發(fā)生撓曲變形，只發(fā)生轉(zhuǎn)動和位移的樁柱；彈性構(gòu)件是指在橫向力作用下，本身出現(xiàn)撓曲變形的樁柱、為了反映樁柱截面、剛度和土的性質(zhì)等對樁柱變形的影響，引入樁的變形系數(shù)：

非巖石地基抗力系數(shù)的比例系數(shù)m應(yīng)通過試驗(yàn)確定，缺乏試驗(yàn)資料時，可根據(jù)地基土分類、狀態(tài)按表查用。查用時應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1.m值的確定要與樁的實(shí)際荷載相適應(yīng)。一般結(jié)構(gòu)在地面處最大位移不應(yīng)超過6mm，位移較大時，應(yīng)適當(dāng)降低表列m值。2.當(dāng)基樁側(cè)面由幾種土層組成時，從地面或局部沖刷線起，應(yīng)求得主要影響深度hm=2(d+1)范圍內(nèi)的平均m值作為整個深度內(nèi)的m值。對于剛性樁，hm采用整個深度h。二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念

當(dāng)深度hm內(nèi)存在兩層不同土?xí)r二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念

二、樁基礎(chǔ)設(shè)計基本概念若樁底面置于地面或局部沖刷線以下的深度為h，根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)時，可將樁柱視為剛性構(gòu)件，一般沉井、大直徑管樁及其他實(shí)體深基礎(chǔ)都屬于這一類；

當(dāng)根據(jù)不同構(gòu)件，可采用不同公式計算變位和內(nèi)力及土的橫向抗力。

時，則應(yīng)將樁柱視為彈性構(gòu)件，一般沉樁與灌注樁多屬這一類。

三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移

1.計算假定考慮到樁與土體共同承受外荷載的作用，為了方便計算，在基本理論中作了一些必要的假設(shè)：（1）將土視作彈性變形介質(zhì)，它具有隨深度成正比例增長的地基系數(shù)(C=mz)；（2）土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系符合文克爾假定；（3）計算公式推導(dǎo)時，不考慮樁與土之間的摩擦力和黏結(jié)力；（4）樁與樁側(cè)土在受力前后始終密貼接觸；（5）樁作為一彈性構(gòu)件。目前較普遍采用文克爾彈性地基梁法。

三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移

2.符號規(guī)定橫向位移順x軸正方向?yàn)檎?；轉(zhuǎn)角逆時針方向轉(zhuǎn)動為正值；彎矩當(dāng)左側(cè)纖維受拉時為正值；橫向力順x軸正方向?yàn)檎怠?/p>

三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移

三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移3.單排樁柱式橋墩樁頂受力時的作用效應(yīng)及位移

當(dāng)時，單排樁柱式橋墩承受樁柱頂荷載時的作用效應(yīng)及位移可按表5-6-3計算。

表中單排樁柱式橋墩分為樁底支承在非巖石類土或基巖面和樁底嵌固在基巖中兩種情況，其計算方法有所不同，設(shè)計計算時應(yīng)注意區(qū)分。

(1)地面或局部沖刷線處樁的作用效應(yīng)三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移(2)地面或局部沖刷線處樁變位①柱頂自由，樁底支承在非巖石類土或基巖面上的單排樁式橋墩三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移

因樁端轉(zhuǎn)動樁端底面土體產(chǎn)生的抗力對剛度系數(shù)的影響系數(shù)

當(dāng)樁底置于非巖石類土且αh≥2.5時或置于基巖上且αh≥3.5時，取kh=0。

②柱頂自由，樁底嵌固在基巖中的單排樁式橋墩

三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移（3）地面或局部沖刷線以下深度z處樁各截面內(nèi)力樁身各截面處彎矩Mz的計算，主要是檢驗(yàn)樁的截面強(qiáng)度和配筋計算。為此，要找出彎矩最大的截面所在的位置及相應(yīng)的最大彎矩值MMAX，一般可將各深度z處的M值求出后繪制z-M圖，即可從圖中求得。三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移αh＞2.5時，單排樁柱式橋臺樁柱側(cè)面受土壓力作用時作用效應(yīng)及位移三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移地面或局部沖刷線處樁的作用效應(yīng)三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移4、樁頂位移的計算

設(shè)樁頂?shù)乃轿灰茷椤?，它是由下列各?xiàng)組成：樁在地面處的水平位移、地面處轉(zhuǎn)角所引起的樁頂?shù)乃轿灰啤堵冻龅孛娑巫鳛閼冶哿簶俄斣谒搅以及在M作用下產(chǎn)生的水平位移，即三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移三、“m”計算單排樁的作用效應(yīng)及位移單排樁基礎(chǔ)設(shè)計算例

四、豎向荷載作用下群樁基礎(chǔ)的檢驗(yàn)1.群樁共同作用特性1）端承樁群樁基礎(chǔ)

端承樁群樁基礎(chǔ)的承載力等于各單樁承載力之和，其沉降量等于單樁沉降量，除進(jìn)行單樁承載力驗(yàn)算外，不必進(jìn)行群樁豎向承載力驗(yàn)算。

四、豎向荷載作用下群樁基礎(chǔ)的檢驗(yàn)

2）摩擦樁群樁基礎(chǔ)