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超长桩的荷载传递机理_阳吉宝

超长桩的荷载传递机理_阳吉宝
超长桩的荷载传递机理_阳吉宝

桩的荷载传递分析的理论综述1

桩的沉降计算方法综述 摘要:桩基础是一种常用的深基础形式,它由桩和桩顶的承台组成。按桩的受力情况,桩分为摩擦桩和端承桩两类。桩的沉降分为单桩和群桩两种沉降。单桩受到荷载后,其沉降量由下述两部分组成:桩自身的压缩变形和桩底以下土层的压缩。目前,计算单桩沉降量的计算方法主要有分层总合法、弹性理论法、荷载传递分析法、剪切变形传递法、数值计算法及其他简化算法,这些方法都是在一定的简化基础上考虑一种或几种因素对桩基沉降量的影响。而对于群桩的沉降计算;当桩都为端承桩时,由于不需要考虑群桩效应,故可将单桩的沉降作为整个桩基础的沉降;当桩都为摩擦桩时,由于要考虑桩与桩之间的相互影响、承台的影响等。其沉降计算方法有等代墩基法经验法、明德林一盖得斯法、建筑地基基础设计规范法等。 关键词:桩基础计算方法沉降现有方法评述分析 1 单桩沉降的组成 在竖向工作荷载作用下的单桩沉降由以下两部分组成[1]: (1)桩身混凝土自身的弹塑性压缩S s; (2)桩端以下土体所产生的桩端沉降S b; 单桩桩顶沉降S。可表示为:S。=S s+S b 现行规范通常假定桩身混凝土为弹性材料,用弹性理论进行桩身压

缩计算。 桩端以下土体的压缩包括:土的固结压缩变形和钻孔桩的桩端沉渣压缩等。除了土体的固结变形外,有时桩端还可能发生刺入变形(土体发生塑性变形)。对固结变形可用土力学中的固结理论进行计算,固结变形产生的沉降,是随时间而发展的,具有时间效应的特征。当桩端以下土体的压缩与荷载关系近似为直线关系时,也可以把土体视作线弹性介质,运用弹性理论进行近似计算。对刺入变形目前还研究不够,无法很好预测[1I。目前一般假定桩端位移和桩端力成线性关系。另外,钻孔桩桩端沉渣也会产生压缩变形。 在工程上可根据荷载特点、土层条件、桩的类型来选择合适的桩基沉降计算模式及相应的计算参数。沉降计算是否符合实际,在很大程度上取决于计算参数的选择是否正确。 2 各种单桩沉降计算方法的原理[1][2][3] 2.1 荷载传递法 荷载传递法亦称传递函数法,由Seed及Reese于1957年提出,它是目前应用最为广泛的简化方法,这种方法是从规定的荷载变形传递方式来计算桩对荷载的反应。其基本思想是:将桩划分为一系列等长的桩段(弹性单元),每一桩段与土体之间的联系用非线性弹簧来联系,桩端处土体也用非线性弹簧与桩端联系,以模拟桩-土之间的荷载传递关系。

单桩竖向承载力设计值计算

单桩竖向承载力设计值计算 一、构件编号: ZH-1 示意图 二、依据规范: 《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008) 《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002) 三、计算信息

1.桩类型: 桩身配筋率<0.65%灌注桩 2.桩顶约束情况: 固接 3.截面类型: 圆形截面 4.桩身直径: d=800mm;桩端直径: D=1200mm 5.材料信息: 1)混凝土强度等级: C30 fc=14.3N/mm2 Ec=3.0×104N/mm2 2)钢筋种类: HRB335 fy=300N/mm2fy,=300N/mm2Es=2.0×105N/mm2 3)钢筋面积: As=2155mm2 4)净保护层厚度: c=50mm 6.其他信息: 1)桩入土深度: H>6.000m 7.受力信息: 桩顶竖向力: N=1169kN 四、计算过程: 1)根据桩身的材料强度确定 桩型:人工成孔灌注桩(d≥0.8m) 桩类别:圆形桩 桩身直径D =800mm 桩身截面面积A ps=0.50m 桩身周长u=2.51m R a=ψc f c A +0.9f y,A S,【5.8.2-1】 ps 式中A ps————桩身截面面积 f c———混凝土轴心抗压强度设计值 ψc———基桩成孔工艺系数,预制桩取0.85,灌注桩取0.7~0.8。 f y,———纵向主筋抗压强度设计值 A S,———纵向主筋截面面积 R a =5363+582=5945KN 2)根据经验参数法确定 计算依据:《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008和本项目岩土工程勘察报告 单桩竖向承载力特征值(R a)应按下式确定: R a=1/k×Q uk 【5.2.2】 式中Q uk————单桩竖向极限承载力标准值 K———安全系数,取K=2. Q uk=Q +Q pk= u∑ψsi q sik L i +ψp q pk A p 【5.3.6】 sk 桩型: 人工成孔灌注桩(d≥0.8m) 桩类别:圆形桩 桩端直径D =1200mm 桩端面积A p=1.13m 桩端周长u=3.77m 第1土层为:不计阻力土层,极限侧阻力标准值q sik=10Kpa

钻孔灌注桩单桩竖向承载力的确定方法研究

河北农业大学 本科毕业论文 题目:钻孔灌注桩单桩竖向承载力的确定方法研究 学院:城乡建设学院 专业班级:土木工程0603班 学号:2006224050323 学生姓名:张吉吉 指导教师姓名:宇云飞 指导教师职称:副教授 二○一○年四月二十日

钻孔灌注桩单桩竖向承载力的确定方法研究 张杰 摘要介绍了常用的钻孔灌注桩单桩竖向承载力确定方法,并对各种方法做出了简单的评价,提出了各种方法的局限性和适用条件,为设计人员在桩基设计时提供参考。 关键词:单桩;竖向承载力;方法 Abstract: V arious methods of determining ultimately vertical bearing capacity of single bored pile are introduced. By brief evaluation, the limitation and application condition of each method are pointed out, which will be valuable for the design of bored pile. Key words:single pile; vertical bearing capacity 1 引言 单桩竖向承载力是指桩所具有的承受竖向荷载的能力,其最大值称为极限承载力。它通常指受压承载力,抗拔承载力、单桩的荷载传递规律、承载力时间效应及负摩阻力等。单桩竖向承载力包括地基对桩的支撑能力和桩的结构强度所允许的最大轴向荷载两个方面的含义,以其小值控制桩的承载性能。通常情况下,地基土的承载能力一般先达到极限状态,结构强度具有较大的安全度,本文将在此前提下进行分析讨论。单桩竖向承载力分为桩端阻力和桩侧摩阻力,前者主要受到桩的设置方法、土的种类、桩的入土深度、制桩材料、桩土间的相对位移、成桩后的时间等因素影响,后者主要受桩进入持力层的深度、桩的尺寸、加载速率等因素的影响。加之施工工艺的优劣,影响因素众多,因而选用合适的方法显得尤为重要。目前,常用方法可分为两大类,一类是直接法,通过试验来确定桩的承载力,包括静载荷试验法、动力测试法、原位测试法等;另一类是间接法,包括静力计算法、规范经验参数法、有限元法、神经网络法等。 2 静载试验法确定单桩竖向受压承载力 垂直静载试验法即在桩顶逐级施压轴向荷载,直至桩顶达到破坏为止,并在试验过程中测量每级荷载下不同时间的桩顶沉降,根据沉降与荷载及时间的关系,分析确定单桩轴向容许承载力。 试桩可在已打好的工程桩中选定,也可专门设置与工程桩相同的试验桩。考虑到试验场地的差异及试验的离散性,试桩数目应不小于基桩总数的2%,且不应小于2根;试桩的施工方法以及试桩的材料和尺寸、入土深度均应与设计相同。 2.1 试验装置 试验装置主要由加载系统与观测系统两部分组成。加载方法有堆载法与锚桩法两种。堆载法是在荷载平台上堆放重物,一般为钢锭或砂包,也有在荷载平台上置放水箱,向水箱中冲水作为荷载。堆载法适用于极限承载力较小的桩。锚桩法是在试桩周围布置4~6根锚桩,常利用工程群桩。锚桩深度不宜小于试桩深度,且与试桩有一定距离,一般应大

单桩竖向承载力计算书

主楼单桩承载力计算书 1、土层分布情况: 层号 土层名称 土层厚度(m ) 侧阻q sik (Kpa ) 端阻q pk (Kpa ) ○1 杂填土 2.0 0 / ○2 粉质粘土 1.0 50 / ○3 含碎石粉质粘土 7.5 90 / ○4 粉质粘土 4.5 85 / ○5 含碎石粉质粘土 13 100 2700 2、单桩极限承载力标准值计算: 长螺旋钻孔灌压桩直径取Ф600,试取ZKZ1桩长为16.0 米,ZKZ2桩长为28.0 米进入○ 5层含碎石粉质粘土层 根据《建筑桩基技术规范规范》(JGJ 94-2008): 单桩竖向极限承载力特征值计算公式: ∑+=i p p l u A q Q sik k uk q 式中:uk Q ---单桩竖向极限承载力特征值; q pk ,q sik ---桩端端阻力,桩侧阻力标准值; A p ---桩底端横截面面积; u---桩身周边长度; l i ---第i 层岩土层的厚度。 经计算:uk Q =0.2826×2700+1.884×(50×1.0+90×7.5+85×4.5+100× 3.0)=3400KN 。 ZKZ1单桩竖向承载力特征值R a =1/2uk Q 取R a =1600KN

经计算:uk Q =0.2826×2700+1.884×(50×1.0+90×7.5+85×4.5+100× 15.0)=5675KN 。 ZKZ2单桩竖向承载力特征值R a =1/2uk Q 取R a =2850KN 3、 桩身混凝土强度(即抗压验算): 本基础桩基砼拟选用混凝土为C30。 根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第5.8.2条公式: s P c c A f N ψ≤+0.9f y As 根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第5.8.2条公式: s P c c A f N ψ≤ 式中:f c --混凝土轴心抗压强度设计值;按现行《混凝土结构设计规范》 取值,该工程选用C30砼,f c =14.3N/m 2; N--荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值; A ps --桩身横截面积,该式A ps =0.2826m 2; ψc ---基桩成桩工艺系数,本工程为长螺旋钻孔灌注桩,取0.8。 带入相关数据: 对于ZKZ2: A ps f c Ψc =0.2826×106×14.3×0.8=3232KN 3232KN/1.35=2395KN>R a 对于ZKZ1: A ps f c Ψc +0.9f y As =0.2826×106×14.3×0.8+0.9×360×924= 3532KN 3232KN/1.35=2395KN>R a 4、 桩基抗震承载力验算:

CFG桩桩土分担的荷载比研究

9 科技资讯  科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2007 NO.15 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 工 业 技 术 CFG桩(Cement Fly-ash Gravel Pile),即由碎石、粉煤灰掺适量的水泥加水拌合,用各种成桩机具制成的可变粘结强度桩,主要用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基,由于CFG桩较其他桩类具有成本低,地基变形小等优点,近年来在工程中得到了广泛应用。 CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成,其加固机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土,使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力,而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能,二者共同工作,形成了一个复合地基的受力整体,共同承担上部基础传来的荷载。显然,不同材料构成的褥垫层及同种材料不同垫层厚度桩土分担的荷载是不同的,而准确了解桩土分担的荷载比在CFG桩复合地基工程设计中往往是很重要的。在建设汕梅高速汕揭八标段工程中,CFG桩被大量用运,结合该项目的施工实际,在河海大学的协助下,针对不同材料构成的褥垫层及同一种材料不同垫层厚度情况进行了土压力盒试验,确定了不同情况下桩土分担荷载关系及对桩土承载力进行检验,并得出了一些有益的结论。 1 土压力盒试验概况 为了解不同材料构成的褥垫层(相同厚度)及同一种垫层材料不同厚度情况确定桩土分担荷载关系,本次试验针对粗石(70%)+砂(30%),砂,瓜米石(70%)+砂(30%)三种材料组成的200mm厚的褥垫层400mm厚的粗石(70%)+砂(30%)的褥垫层进行了4组土压力盒试验,如表1所示。 本次试验分别在垫层上下的土层和桩身对应埋设10个土压力盒,如图1所示。土压力盒试验采用浙江科学仪器厂生产的JXR钢弦式压力盒。该压力盒通过量测钢弦的频率变化得到施加在压力盒上的压力值,压力盒量程为0.4MPa。考虑到桩上应力大,采用量程为10MPa压力传感器量测,该压力传感器通过量测应变得到作用在桩身压力值。 2 试验结果 试验结果见表2~5。 各桩试验结果表明,随着荷载的增大,桩分担的荷载也逐渐增大。在最大试验荷载作 CFG桩桩土分担的荷载比研究 陈小满 (广东省长大公路工程有限公司第三分公司 511431) 摘 要:CFG桩用于加固地基, CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成,其加固机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土,使二者共同受力.本文试试验数据来分析桩土分担的荷载比随褥垫层厚度增大有无变化着手,试推算最佳褥垫层厚度。 关键词:CFG桩复合地基 桩间土 褥垫层 桩土分担的荷载比中图分类号:TU 472 文献标识码:A文章编号:1672-3791(2007)05(c)-0009-02 表 1 土压力盒试验垫层材料及垫层厚度表 图 1 土压力盒埋设示意图 图2 土压力盒试验系统示意图 表2 1#桩复合地基压力盒试验结果 表3 2#桩复合地基压力盒试验结果

单桩竖向承载力特征值计算方法

单桩竖向承载力特征值按《建筑桩基技术规范》JGJ94 -2008第5.2.2条公式5.2.2计算: R a=Q uk/K 式中: R a——单桩竖向承载力特征值; Q uk——单桩竖向极限承载力标准值; K——安全系数,取K=2。 1. 一般桩的经验参数法 此方法适用于除预制混凝土管桩以外的单桩。 按JGJ94-2008规范中第5.3.5条公式5.3.5计算: 式中: Q sk——总极限侧阻力标准值; Q pk——总极限端阻力标准值; u——桩身周长; l i——桩周第i 层土的厚度; A p——桩端面积; q sik——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值;参考JGJ94-2008规范表5.3.5-1取值,用户需在地质资料土层参数中设置此值;对于端承桩取q sik=0; q pk——极限端阻力标准值,参考JGJ94-2008规范表5.3.5- 2取值,用户需在地质资料土层参数中设置此值;对于摩擦桩取q pk=0; 2. 大直径人工挖孔桩(d≥800mm)单桩竖向极限承载力标准值的计算 此方法适用于大直径(d≥800mm)非预制混凝土管桩的单桩。按JGJ94-2008规范第5.3.6条公式5.3.6 计算: 式中: Q sk——总极限侧阻力标准值; Q pk——总极限端阻力标准值; q sik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,可按JGJ94-2008规范中表5.3.5-1取值,用户 需 1取值,用户需在地质资料土层参数中设置此值;对于扩底桩变截面以上2d范围不计侧阻力;对于端承桩取q sik=0; q pk——桩径为800mm极限端阻力标准值,可按JGJ94-2008规范中表5.3.6- 1取值;用户需在地质资料土层参数中设置此值;对于摩擦桩取qpk=0; ψsi,ψp——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数,按JGJ94-2008表5.3.6-2取值;

基于指数模型的能源桩热-力耦合荷载传递法

第41卷第1期2019年1月南 京 工 业 大 学 学 报 (自然科学版)JOURNALOFNANJINGTECHUNIVERSITY(Natural ScienceEdition)Vol.41No.1Jan.2019doi:10.3969/j.issn.1671-7627.2019.01.015 基于指数模型的能源桩热力耦合荷载传递法 黄胤培1,蒋 刚1,路宏伟2,宋 著1,徐新丽1,洪 鑫3 (1.南京工业大学交通运输工程学院,江苏南京210009;2.南京工业大学土木工程学院,江苏南京211800;3.江苏中大建设集团有限公司江苏昆山215300) 收稿日期:2017-02-23基金项目:江苏省自然科学基金(BK20171468);江苏省建筑节能示范科技项目(2013SF01) 作者简介:黄胤培(1992 ),男,E?mail:545762594@qq.com;蒋刚(联系人),教授,E?mail:g.jiang@njtech.edu.cn. 引用本文:黄胤培,蒋刚,路宏伟,等.基于指数模型的能源桩热力耦合荷载传递法[J].南京工业大学学报(自然科学版),2019,41(1):96-103.摘 要:能源桩技术的推广应用促进了能源桩分析理论的发展,但现有能源桩热力耦合荷载传递法的研究尚不够完善三基于桩侧土荷载传递的指数模型,改进了温度效应下能源桩热效应中性面确定条件,在荷载传递分析中叠加温度效应引起的桩身位移,建立了基于指数函数模型的能源桩热力耦合荷载传递分析方法三结合能源桩的现场测试案例,利用本文方法进行了模拟,验证了本文方法的可行性三计算结果表明:温度效应引起了能源桩的桩身轴力及侧阻力的重分布三 关键词:能源桩;荷载传递法;热力耦合;指数模型;热效应中性面 中图分类号:TU473 文章编号:1671-7627(2019)01-0096-08 Thermo?mechanical couplingloadtransfermethodofenergypilebasedonexponential model HUANGYinpei1,JIANGGang1,LUHongwei2,SONGZhu1,XUXinli1,HONGXin3 (1.CollegeofTransportationScience&Engineering,NanjingTechUniversity,Nanjing210009,China;2.CollegeofCivil Engineering,NanjingTechUniversity,Nanjing211800,China;3.JiangsuZhongdaConstructionGroupCo.Ltd.,Kunshan215300,China)Abstract:Thetheoryofgeothermal energypilecanbeimprovedbythepracticeofgeothermal energypiletechnology,buttheresearchofthermo?mechanical couplingloadtransfermethodofenergypileisnotperfectenoughnow.Basedontheexponential functionmodel ofsoil?pileinteractionforloadtransfermethod,themethodofdeterminingthethermal null surfaceinenergypilewithnothermal expansionorcontractionundertemperatureeffectwasproposed,anddisplacementofpileelementbytemperatureeffectwasaddedtotheloadtransferanalysis.Thethermo?mechanical couplingloadtransfermethodofenergypilewasestablished.Themethodwasverifiedbytwoinsitetestsofenergypiles.Resultsindicatedthattheexponential functionmodel fromthethermo?mechanical loadtransfermethodwasproperforenergypile,andthattheaxial stressandsideshearresistanceofenergypilewereredistributedunderthermo?mechanical couplingeffect. Keywords:energypile;loadtransfermethod;thermo?mechanical couplingeffect;exponential functionmodel;thermal null surface 近年来,桩基埋管地源热泵换热器作为一种新 型的节能减排技术受到了广泛关注,桩基埋管地热 万方数据

管桩桩身的竖向极限承载力标准值设计值与特征值的关系

管桩桩身的竖向极限承载力标准值设计值与特 征值的关系 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

管桩桩身的竖向极限承载力标准值、设计值 与特征值的关系 (一)、计算公式: 管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk、桩身竖向承载力设计值Rp与单桩竖向承载力最大特征值Ra的计算: 1、管桩桩身竖向承载力设计值Rp的确定: 根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集中的说明第6.2.5条的计算式可以计算出桩身竖向承载力设计值Rp:Rp=AfcΨc。式中Rp—管桩桩身竖向承载力设计值KN;A—管桩桩身横截面积mm2; fc—混凝土轴心抗压强度设计值MPa; Ψc—工作条件系数,取Ψc=0.70 。 2、单桩竖向承载力最大特征值Ra的确定: 根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集中的说明第6.2.6条的计算式可以计算出单桩竖向承载力最大特征值Ra:Ra= Rp/1.35。 3、管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的确定: 第一种确定方法:根据GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》附录中单桩竖向桩身极限承载力标准值Qpk=2 Ra。

第二种确定方法:根据以下公式计算Qpk=(0.8fck-0.6σpc)A。式中Qpk—管桩桩身的竖向极限承载力标准值KN; A—管桩桩身横截面积mm2; fck—混凝土轴心抗压强度标准值MPa;σpc—桩身截面混凝土有效预加应力。 管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk相当于工程施工过程中的压桩控制力。 4、综合以上计算公式,管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk、桩身竖向承载力设计值Rp与单桩竖向承载力最大特征值Ra的关系如下: Ra= Rp/1.35; Qpk=2 Ra=2 Rp/1.35约等于1.48 Rp。 (二)、举例说明: 一、例如,根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集标准,现对PC —A500(100)的管桩分别计算管桩桩身的单桩竖向极限承载力标准值、设计值与特征值如下,以验证以上公式的正确性: 1、管桩桩身竖向承载力设计值Rp的计算: Rp=AfcΨc=125660 mm2×27.5 MPa×0.7=2419KN;03SG409《预应力混凝土管桩》中为2400 KN,基本相符。 2、单桩竖向承载力最大特征值Ra的计算: Ra= Rp/1.35=2419 KN/1.35=1792 KN。 3、管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的计算:

单桩竖向极限承载力和抗拔承载力计算书

塔吊基础计算书 一、计算参数如下: 非工作状态工作状态 基础所受的水平力H:66.2KN 22.5KN 基础所受的竖向力P:434KN 513KN 基础所受的倾覆力矩M:1683KN.m 1211KN.m 基础所受的扭矩Mk:0 67KN.m 取塔吊基础的最大荷载进行计算,即 F =513KN M =1683KN.m 二、钻孔灌注桩单桩承受荷载: 根据公式: (注:n为桩根数,a为塔身宽) 带入数据得 单桩最大压力: Qik压=872.04KN 单桩最大拔力:Qik拔=-615.54KN 三、钻孔灌注桩承载力计算 1、土层分布情况: 层号 土层名称 土层厚度(m) 侧阻qsia(Kpa) 端阻qpa(Kpa) 抗拔系数λi 4 粉质粘土 0.95 22 / 0.75 5 粉质粘土 4.6 13 / 0.75 7 粉质粘土 5.6 16 /

0.75 8-1 砾砂 7.3 38 1000 0.6 8-2 粉质粘土 8.9 25 500 0.75 8-3 粗砂 4.68 30 600 0.6 8-4a 粉质粘土 4.05 32 750 0.75 桩顶标高取至基坑底标高,取至场地下10m处,从4号土层开始。 2、单桩极限承载力标准值计算: 钻孔灌注桩直径取Ф800,试取桩长为30.0 米,进入8-3层 根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)8.5.5条: 单桩竖向承载力特征值计算公式: 式中:Ra---单桩竖向承载力特征值; qpa,qsia---桩端端阻力,桩侧阻力特征值; Ap---桩底端横截面面积; up---桩身周边长度; li---第i层岩土层的厚度。 经计算:Ra=0.5024×600+2.512×(22×0.95+13×4.6+16×5.6+38×7.3+25×8.9+30×2.65)=2184.69KN>872.04KN满足要求。 单桩竖向抗拔承载力特征值计算公式: 式中:Ra,---单桩竖向承载力特征值; λi---桩周i层土抗拔承载力系数; Gpk ---单桩自重标准值(扣除地下水浮力) 经计算:Ra,=2.512×(22×0.95×0.75+13×4.6×0.75+16×5.6×0.75+38×7.3×0.6+25

cfg桩复合地基桩土分担荷载比研究(论文)_secret

CFG桩复合地基桩土分担荷载比研究 摘要:以某工程为例,针对不同材料构成的褥垫层(相同厚度)及同一种材料不同垫层厚度情况进行了土压力盒试验,确定了不同情况下桩土分担荷载关系,并得出了一些有益的结论。 关键词:CFG桩,复合地基,桩土应力比 1、前言 CFG桩(Cement Fly-ash Gravel Pile),即由碎石、粉煤灰掺适量的水泥加水拌合,用各种成桩机具制成的可变粘结强度桩,近年来在工程中得到了广泛应用。 CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成,其加固机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土,使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力,而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能,二者共同工作,形成了一个复合地基的受力整体,共同承担上部基础传来的荷载【1】。显然,不同材料构成的褥垫层及同种材料不同垫层厚度桩土分担的荷载是不同的,而准确了解桩土分担的荷载比在CFG桩复合地基工程设计中往往是很重要的。本文以某工程为例,针对不同材料构成的褥垫层及同一种材料不同垫层厚度情况进行了土压力盒试验,确定了不同情况下桩土分担荷载关系,并得出了一些有益的结论。 2、场地工程地质概况 2.1地形地貌 该工程场地地貌单元属长江北岸I级阶地,现有地形比较平坦。 2.2地质岩性构成 )层构拟建场地的地基土主要由人工填积(Q ml)层和第四系全新统冲积(Q al 4 成。场地内分布的地层,按其特点由上至下分述如下: 杂填土:主要由混凝土地坪、粉煤灰、砖块、房屋老基础及少量粘性土填成。呈湿的、松散状态。该层在整个场地均有分布,厚度为0.88-1.90m。 第四系全新统冲积(Q al4)层:该层具有明显的二元结构沉积规律。上部主要由细粒的粘土、粉质粘土及粉土组成,中、下部主要由粗粒组成的粉细砂、中粗

单桩承载力特征值与设计值区别

单桩承载力设计值:=单桩极限承载力标准值/抗力分项系数(一般左右) 单桩承载力特征值:=静载试验确定的单桩极限承载力标准值/2 1 、94桩基规范中单桩承载力有两个:单桩极限承载力标准值和单桩承载力设计值。单桩极限承载力标准值由载荷试验(破坏试验)或按94规范估算(端阻、侧阻均取极限承载力标准值),该值除以抗力分项系数(、,不同桩形系数稍有差别)为单桩承载力设计值,确定桩数时荷载取设计值(荷载效应基本组合),荷载设计值一般为荷载标准值(荷载效应标准组合)的倍,这样荷载放大倍,承载力极限值缩小倍,实际上桩安全度还是2()。94规范时荷载都取设计值,为了荷载与设计值对应,引入了单桩承载力设计值,在确保桩基安全度不低于2的前提下,规定桩抗力分项系数取左右。所以,单桩承载力设计值是在当时特定情况下(所有规范荷载均取设计值),人为设定的指标,并没有实际意义。 2、02规范中地基、桩基承载力均为特征值,该值为承载力极限值的1/2(安全度为2),对应荷载标准值。同一桩基设计,分别执行两本规范,结果应该是一样的。 单桩竖向承载力特征值按《建筑桩基技术规范》JGJ94 -2008第条公式计算: R a=Q uk/K 式中: R a——单桩竖向承载力特征值; Q uk——单桩竖向极限承载力标准值; K——安全系数,取K=2。 1. 一般桩的经验参数法 此方法适用于除预制混凝土管桩以外的单桩。 按JGJ94-2008规范中第条公式计算: 式中: Q sk——总极限侧阻力标准值; Q pk——总极限端阻力标准值; u——桩身周长; l i——桩周第i 层土的厚度; A p——桩端面积; q sik——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值;参考JGJ94-2008规范表取值,用户需在地质资料土层参数中设置此值;对于端承桩取q sik=0;

浅谈提高钻孔灌注桩单桩竖向承载力的措施

浅谈提高钻孔灌注桩单桩竖向承载力的措施 摘要:本文通过分析影响钻孔灌注桩竖向承载力的因素,然后从设计、施工、管理三方面提出如何消除以上影响承载力的措施,从而达到提高承载力、降低造价的目的。 关键词:钻孔灌注桩、单桩竖向承载力、影响因素、提高措施。 1 前言 随着高层建筑向“高、大、重、深”方向的发展,钻孔灌注桩以其承载力大、沉降量小、稳定性好、桩径和桩长可变等特点,在高层建筑基础工程中的应用越来越广泛。但是,由于受施工方法的限制,成桩过程隐蔽,影响单桩竖向承载力的因素较多。另外,钻孔灌注桩造价高,通过提高单位体积桩身混凝土的承载力,可以达到减少布桩数量,能够降低工程造价的目的。还有一种例外情况是,由于特定条件的限制,既不可能增加桩长,又不宜扩大桩径,而必须提高单桩承载力。因此,研究提高钻孔灌注桩单桩竖向承载力的措施具有重要意义。 2 钻孔灌注桩单桩竖向承载力影响因素分析 根据受压钻孔灌注桩的荷载传递机理,其竖向单桩承载力与桩身、桩端岩土层性质、桩长、桩的断面性状、桩径及成桩工艺等密切相关。 2.1桩的几何特征 桩的总侧阻力与其表面积成正比,因此采用较大比表面积(表面积与桩身体积之比A/V)可以提高桩的承载力。桩的长度、直径及其比值(长径比L/D)是影响总侧阻力和总端阻力的比值、桩端阻力发挥程度和单桩承载力的主要因素之一。相同的土层,采用不同长径比,相同的材料用量,采用不同的桩长、桩径,可获得明显不同的单桩承载力。 2.2桩侧土的性质与土层分布 桩侧土的强度与变形性质影响桩侧阻力的发挥性状与大小,从而影响单桩承载力的性状与大小。桩侧土的某些特性,如湿陷性、胀缩性、可液化性、欠固结等,将在一定条件下引起桩侧阻力降低,甚至出现负摩阻力,从而使单桩承载力显著降低。 桩侧土层的分布不仅影响桩侧阻力沿桩身的分布,而且影响单桩的承载力。如湿陷性土、可液化土、欠固结土层分布于桩身下部的,则会因这些土层的沉降而产生的负摩阻力的中性点深度大于这些土层分布于桩身上部的情况,从而使单桩所受下拉荷载增加,承载力降幅增大。软硬土层、粘性土与非粘性土层分布的相对位置,也会影响桩侧阻力的发挥特性。

荷载传递法分析大直径桩竖向承载力性状

荷载传递法分析大直径桩竖向承载力性状 刘玮1,陈应波12,张明远2 1武汉理工大学土木与建筑工程学院,湖北武汉(430070) 2武汉理工大学设计研究院,湖北武汉(430070) 摘要:本文通过荷载传递方法对大直径的承载力性状进行了分析研究,以荷载传递法建立桩身荷载传递基本微分方程,选取双曲线荷载传递曲线模型对大直径的荷载沉降关系进行了计算,计算表明,此模型比较合理,为大直径桩的进一步探讨提供了参考。 关键词:承载力荷载传递桩土作用双曲线模型 1 引言 随着高层建筑、大跨桥梁的迅速发展,大直径桩(large diameter piles)在工程中的应用越来越广泛,大直径桩承载力性状的研究也越来越受到国内外学者的普遍关注。在桩长不变的情况下,增大桩径,可增大桩的侧面积以及底面积,从而使单桩极限承载力得以显著提高,由于桩径增大克服了桩身的不稳定性,其抗轴压和水平弯矩的能力亦能得以提高。目前,国内外对大直径桩承载力的确定尚未取得统一的取值方法,因此,分析大直径桩的受力性能,提出合理的承载力计算模式及相应的计算参数十分重要。 单桩承载力性状的分析方法主要有弹性理论法、剪切变形传递法、荷载传递法、有限元方法和其他一些经验方法。国内外学者对桩的荷载传递函数进行了大量研究,工程中采用的荷载传递曲线模型通常有弹塑性模型、双折线硬化模型、双曲模型、指数曲线模型和软化曲线模型。在工程应用中证明双折线硬化模型和双曲线模型对分析桩的荷载沉降关系具有较好的结果[1]。本文采用双曲线模型分析方法,结合工程实例,经对比分析证明由双曲线模型求得的p-s曲线与实测值十分接近,进一步为理论计算和工程应用提供参考。 2 荷载传递机理 桩顶荷载由桩侧阻力分担的过程,实际上是桩土体系荷载传递的过程,当桩顶受竖向荷载时,桩身上部产生压缩而向下位移,其侧面将受到土的阻力作用,即桩的侧阻力,该桩侧阻力又通过土体向四周扩散,传递到桩周土体中去。在桩顶荷载向下传递的过程中,必须不断克服这种桩侧阻力,所以桩身轴力逐步减小。到桩端时,桩身轴力应与桩端土反力平衡,同时使桩端土体产生压缩,从而使桩身进一步下沉,使桩侧阻力进一步发挥。随着荷载增加,上述荷载传递过程循环进行,直到稳定。当桩侧阻力达到极限后,若继续增加桩顶荷载,则其增量将全部由桩端阻力承担,一般情况下,上部土层的侧阻力总是先于下部土层发挥出来,而侧阻力则先于端阻力发挥出来[2]。 大直径桩的荷载传递过程中,刚开始为桩侧摩阻力发挥段,此时桩端阻力为零,桩端无沉降,随着桩端阻力开始发挥,桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力共同承担,桩端开始出现沉降,初期为沉渣的压实,后期为桩端持力层的压缩,接着桩侧摩阻力发挥到极限值,桩顶荷载的进一步增加全部由桩端阻力承担,桩端沉降进一步发展,桩端土体逐步屈服,最后桩端持力层达到塑性状态或桩身被压坏而破坏。 3大直径桩桩土作用模型 3.1 荷载传递分析方法 荷载传递函数法计算简单,其应用十分广泛,该法是由Seed和Reese于1957年首次提

单桩承载力的确定

确定地基土承载力的基本原理与方法共3页第1页单桩承载力的确定 1.单桩竖向承载力特征值Ra的确定 新的《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)已经出版,主要根据该规范的有关规定确定单桩竖向承载力特征值Ra。 1.1基本定义 Ra=Q UK/K Ra—单桩竖向承载力特征值, Q UK—单桩竖向极限承载力标准值, K—安全系数,取K=2。 1.2单桩竖向极限承载力标准值确定的基本原则 1.2.1设计采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下列规定: (1)设计等级为甲级的建筑桩基,应通过单桩静载试验确定; (2)设计等级为乙级的建筑桩基,当地质条件简单时,可参照地质条件相同的试桩资料, 结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定;其余均应通过单桩静载试验确定;(3)设计等级为丙级的建筑桩基,可根据原位测试和经验参数确定。 1.2.2单桩竖向极限承载力标准值、极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值应按下列规定确定: (1)单桩竖向静载试验应按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106执行;(2)对于大直径端承型桩,也可通过深层平板(平板直径应与孔径一致)载荷试验确定极限端阻力;

(3)对于嵌岩桩,可通过直径为0.3m岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值,也可通过直径为0.3m嵌岩短墩载荷试验确定极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值;(4)桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值宜通过埋设桩身轴力测试元件由静载试验确定。并通过测试结果建立极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值与土层物理指标、岩石饱和单轴抗压强度以及与静力触探等土的原位测试指标间的经验关系,以经验参数法确定单桩竖向极限承载。 1.3单桩竖向极限承载力标准值确定的基本方法 确定地基土承载力的基本原理与方法共3页第2页 1.3.1原位测试法 《建筑桩基技术规范》(JGJ 94- 2008)推荐的原位测试方法是静力触探,包括单桥和双桥两种,采用单桥静力触探的p s值确定极限侧阻力和端阻力标准值时计算过程较为复杂,且与经验参数法对比性较差,因此建议采用双桥静力触探的q s及f s确定极限端阻力及极限侧阻力较为适宜。 当根据双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时,对于黏性土、粉土和砂土,如无当地经验时可按下式计算: Q uk= Q sk+ Q pk=μ∑l i.β i.f si+α.q

桩土相互作用

桩土相互作用研究综述 1 桩土相互作用的研究现状 桩土相互作用问题属于固体力学中不同介质的接触问题,表现为材料非线性(混凝土、土为非线性材料)、接触非线性(桩土接触面在复杂受荷条件下有黏结、滑移、张开、闭合4形态)等,是典型的非线性问题。 为了能够全面地评价桩土的相互作用问题,通常需要确定桩、土体各自的应力和应变以及接触区域处位移和应力分布的数据,对影响桩土相互作用的各因素进行全面研究。研究桩土相互作用问题需要考虑的因素有:(a)土的变形特征;(b)桩的变形特征;(c)桩的埋置深度;(d)时间效应(土的固结和蠕变);(e)外部荷载的形式(静载或动载);(f)施工顺序(即开挖、排水以及基础和上部结构施工各个阶段的影响)。 目前桩土相互作用的研究方法主要有理论分析法和试验方法。 1.1理论分析方法 理论分析方法分为经典理论分析方法和数值分析方法。 1.1.1经典理论分析法 (1)弹性理论法。以Poulos方法为代表。假定桩和土为弹性材料,土的杨氏模量ES或为常数或随深度按某一规律变化。由轴向荷载下桩身的压缩求得桩的位移,由荷载作用于半无限空间内某一点所产生的Mindlin位移解求得桩周土体的位移。假定桩土界面不发生滑移,即可求得桩身摩阻力和桩端力的分布,进而求得桩的位移分布。如果假定Mindlin位移解在群桩的情况下仍旧适用,则弹性理论法可以被推广至群桩的相互作用分析中。 (2)剪切位移法。以Cooke等为代表。根据线性问题的叠加原理,可将剪切位移法推广到群桩的桩土相互作用分析中。Nogami等基于上述思想再把每根桩分成若干段并考虑地基土分层特性,得到比Mindlin公式积分大为简化的数值计算方程组。剪切位移法的优点是在竖向引入一个变化矩阵,可方便考虑层状地基的性况,均质土不需对桩身模型进行离散,分析群桩时不依赖于许多共同作用系数,便于计算。 (3)荷载传递法。荷载传递法本质为地基反力法。根据求取传递函数手段的不同,可将传递函数法分为Seed等提出的位移协调法和佐腾悟等提出的解析法。荷载传递法可较好地模拟单桩性状。由于没有考虑土体的连续性,荷载传递法一般不能直接用于群桩,除非经分层积分位移迭代或与有限元耦合。 1.1.2数值分析方法

确定单桩竖向极限承载力方法的研究

确定单桩竖向极限承载力方法的研究 摘要:近年来,国家建设飞快发展,建筑业更是发展迅速。于此同时,对建筑技术要求也越来越高,本文就通过对单桩竖向极限承载力确定方法的研究,总结各个方法的优缺点、适应范围。为以后设计和现场施工提供一定的依据。 关键词:单桩竖向极限承载力;建筑技术 Abstract: In recent years, the national construction and the constructional industry is developing rapidly. At the same time, the construction technology requirements are also getting higher and higher. This article researched determination method of ultimate vertical bearing capacity of a single pile and provided certain basis for the future design and construction. Key words: ultimate vertical bearing capacity of a single pile;building technology 0引言 改革开放以来,我国经济建设得到高速发展,高层建筑及地下工程数量也随着快速增加,使基坑工程朝着更深、更大、结构更加复杂的方向发展。于此同时,高层建筑与深基坑工程的发展也对桩基产生了重大的影响。对基桩的承载力和沉降的要求更加严格,而在基桩完成之后,都要对完成工程桩进行抽样检验与评价。对单桩承载力的研究方法大概分为四类。 1单桩静载试验 单桩竖向抗压静载试验的基本原理:单桩竖向抗压静载试验,是一种原位测试方法,其基本原理是将竖向荷载均匀的传至基桩上,通过实测单桩在不同荷载作用下的桩顶沉降,得到静载试验的Q-S 曲线及S-lgt等辅助曲线,然后根据曲线推求单桩竖向抗压承载力特征值等参数。在建筑工程现场实际工程地质和实际工作条件下,采用与工程规格尺寸完全相同的试桩,进行竖向抗压静载试验,直至加载破坏,由此确定单桩竖向极限承载力,作为基桩设计依据。这也是确定单桩竖向承载力最可靠地方法。此方法应用广泛,并且准确接近实际,所以在基桩施工完成以后都要进行单桩静载实验来确定桩竖向极限承载力。但是由于实验要占用一定时间和财力,会占用一定工期。 2结合静力触探等原位测试 经过多年的研究验证,现已普遍采用原位测试法来确定基桩承载力。最常用的三种方法有:静力触探试验、动力触探试验、旁压试验。 2.1静力触探试验

桩基础承载力-荷载传递规律

一、桩基础的承载力 单桩承载力的确定是桩基设计的重要内容,而要正确地确定单桩承载力又必须了解桩-土体系的荷载传递,包括桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状与破坏机理。 二、桩的荷载传递机理 地基土对桩的支承作用 不同荷载下轴力沿深度的变化 单桩荷载传递的基本规律 三、地基土对桩的支承作用 地基土对桩的支承由两部分组成:桩端阻力和桩侧摩阻力。 如果认为两者是同步增大的,那么对任何的荷载阶段,这个表达式都是正确的: 而实际上,桩侧摩阻力和桩端阻力不是同步发挥的。 竖向荷载施加于桩顶时,桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移,于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力;荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程 。 对10根桩长为27~46m 的大直径灌注桩的荷载传递性能的足尺试验结果。试验表明,桩侧发挥极限摩阻力所需要的位移很小,粘性土为1~3mm ,无粘性土为5~7mm ;除两根支承于岩石的桩外,其余各桩(桩端持力层为卵石、砾石、粗砂或残积粉质粘土)在设计工作荷载下,端承力都小于桩顶荷载的10%。 四、单桩荷载传递的基本规律 基础的功能在于把荷载传递给地基土。作为桩基主要传力构件的桩是一种细长的杆件,它与土的界面主要为侧表面,底面只占桩与土的接触总面积的很小部分( 一般低于1%),这就意味着桩侧界面是桩向土传递荷载的重要的,甚至是主要的途径。 竖向荷载施加于桩顶时,桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移,于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力;荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程 。 设桩身轴力为Q ,桩身轴力是桩顶荷载N 与深度Z 的函数,Q =f (N 、Z ) 桩身轴力Q 沿着深度而逐渐减小;在桩端处Q 则与桩底土反力Q p 相平衡,同时桩端持力层土在桩底土反力Q p 作用下产生压缩,使桩身下沉,桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载N 的逐级增加,对于每级荷载,上述过程周而复始地进行,直至变形稳定为止,于是荷载传递过程结束。 由于桩身压缩量的累积,上部桩身的位移总是大于下部,因此上部的摩阻力总是先于下部发挥出来;桩侧摩阻力达到极限之后就保持不变;随着荷载的增加,下部桩侧摩阻力被逐渐调动出来,直至整个桩身的摩阻力全部达到极限,继续增加的荷载就完全由桩端持力层土承受;当桩底荷载达到桩端持力层土的极限承载力时,桩便发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。 桩的长径比L/d 是影响荷载传递的主要因素之一,随着长径比L/d 增大,桩端土的性质对承载力的影响减小,当长径比L/d 接近100时,桩端土性质的影响几乎等于零。 发现这一现象的重要意义在于纠正了“桩越长,承载力越高”的片面认识。希望通过加大桩长,将桩端支承在很深的硬土层上以获得高的端阻力的方法是很不经济的,增加了工程造价但并不能提高很多的承载力。 五、若干特殊桩型的承载性状 大直径超长灌注桩的承载特性 ∑+=i si p p p l q u A q R

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