中职教育-《基础工程》第四版课件：第四章 桩基础的设计计算(四)(人民交通出版社).ppt

4-4 群桩基础的竖向分析及验算
第四章 桩基础的设计计算
第四节 群桩基础的竖向分析及其验算
群桩基础在荷载作用下，由于基桩间的相互影响及其与 承台的共同作用，其工作性状显然与单桩不同。
前面已讨论了水平荷载（包括弯矩）作用下，基桩间的 相互影响和基桩的受力分析与计算，本节主要讨论群桩基础 在荷载作用下的竖向分析和群桩基础的竖向承载力与变形验 算问题。
（1）相邻墩台间不均匀沉降差值（不包括施工中的沉 降），不应使桥面形成大于0.2%的附加纵坡（折角）；
（2）外超静定结构桥梁墩台间不均匀沉降差值，还应满 足结构的受力要求。
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第四章 桩基础的设计计算
一、群桩基础的工作性状及其特点
群桩基础的竖向分析主要取决于荷载的传递特征，不同 受力条件下的基桩有着不同的荷载传递特征，这也就决定 了不同类型基桩的群桩基础呈现出不同的工作性状与特点。
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第四章 桩基础的设计计算
当柱桩或桩的中心距大于6倍桩径的摩擦型群桩基础，可以 认为其沉降量等于在同样土层中静载试验的单桩沉降量。
当桩的中心距小于6倍桩径的摩擦型群桩基础，则作为实 体基础考虑，可采用分层总和法计算沉降量。
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第四章 桩基础的设计计算
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）规 定墩台基础的沉降应满足下列要求：
在桩的承载力方面，群桩基础的承载力也决不是等于各 单桩承载力总和的简单关系。
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第四章 桩基础的设计计算
图4-44 摩擦型桩桩底平面的应力分布
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第四章 桩基础的设计计算
影响群桩基础承载力和沉降的因素:
与土的性质、桩长、桩距、桩数、群桩的平面排列和承台尺 寸大小等因素有关。桩距大小的影响是主要的，其次是桩数。
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，桩底下土层受压缩，破坏时呈“整体破 坏。
当桩距足够大、土质较软时，桩与土之间产生剪切变形，桩 群呈“刺入破坏”。
在一般情况下，群桩基础兼有这两种性状。
现通常认为当桩间中心距离≥6b1（b1为单桩的计算宽度） 时，可不考虑群桩效应。
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第四章 桩基础的设计计算
（1） 桩底持力层承载力验算
摩擦型群桩基础当桩间中心距小于6倍桩径时，如图 4-46 所示，将桩基础视为相当于cdef范围内的实体基础，认为桩侧
外力以 角向/ 4下扩散，可按下式验算桩底平面处土层的承
载力：
①当轴心受压时：
p l h BLh N ≤ [ fa ]
第四章 桩基础的设计计算
（2）软弱下卧层强度验算
软弱下卧层验算方法是按土力学中的土应力分布规律计 算出软弱土层顶面处的总应力不得大于该处地基土的承载 力容许值，可参见第二章有关部分。
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第四章 桩基础的设计计算
三 群桩基础沉降验算
验算目标：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台的群桩基础应计 算沉降量并进行验算。
a、b—假想的实体基础在桩端平面处的计算宽度和长度 L0、B0——外围桩中心围成矩形轮廓的长度、宽度（m）；
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d—桩的直径（m）；
W—假想的实体基础在桩端平面处的截面抵抗
矩（m3）；
e—作用于承台底面合力的竖向分力对桩端平面
处计算面积重心轴的偏心距（m）；
2．摩擦型群桩基础
由摩擦桩组成的群桩基础，由于桩侧摩阻力引起的土 中附加应力通过桩周土体的扩散作用，使桩底处的压力分 布范围要比桩身截面积大得多（如4-44图所示），以致群 桩中各桩传递到桩底处的应力可能叠加，同时由于群桩基 础的尺寸大，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和群桩基础的沉降都比单桩大。
1．端承型群桩基础
端承型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（或坚硬土层）支承。
端承型群桩基础的承载力等
于各单桩承载力之和，其沉降量
等于单桩沉降量。
图4-43 端承型桩桩底平面的应力分布
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第四章 桩基础的设计计算
4-4 群桩基础的竖向分析及验算
第四章 桩基础的设计计算

群桩效应
摩擦型群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互 作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩 明显不同，这种群桩不同于单桩的工作性状所产生的效应，称 其为群桩效应，它主要表现在对桩基承载力和沉降的影响上。
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当桩的斜度
时，
4
a L0 d 2l tan 4
b
B0
d
2l
tan
4
1l1 2l2 L nln
l
（4-110） （4-111） （4-112）
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当桩的斜度 时 ，
4
a L0 d 2l tan
（4-113）
b B0 d 2l tan
（4-114）
式中： p、pmax ——桩端平面处的最大压应力（kPa）； ——承台底面包括桩的重力在内至桩端平面土的平均 重度（kN/m3）； l ——桩的深度（m）； ——承台底面以上土的重度（kN/m3）；
L、B——承台的长度、宽度（m）； N ——作用于承台底面合力的竖向分力（kN）； A——假想的实体基础在桩端平面处的计算面积，即 a×b （图 4-46）（m2）；
AA
（4-107）
②当偏心受压时，除满足第①条外，尚应满足下列条件：
pmax
l
h
BLh
A
N (1 eA) AW
≤
R[ fa ]
（4-108）
A ab
（4-109）
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图4-46 群桩作为整体基础计算示意图
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—基桩所穿过土层的平均土内摩擦角；
l 11
、
2l2
…
…
nln
—
各层土的内摩擦角与相应土层厚度的乘
积；
[ fa]—修正后桩端平面处土的承载力容许值，应 经过埋深 h+l 修正；
h —承台的高度（m），对图 4-46 所示的高承台
桩基，h=0，埋置深度即为 l。
R —抗力系数。
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二、群桩基础承载力验算
由柱桩组成的群桩基础，群桩承载力等于单桩承载力之和， 群桩基础沉降等于单桩沉降，群桩效应可以忽略不计，不需 要进行群桩承载力验算。即使由摩擦桩组成的群桩基础，在 一定条件下也不需要验算群桩基础的承载力。
当不满足规范条件要求时，除了验算单桩承载力外，还需 要验算桩底持力层的承载力，持力层下有软弱土层时，还应 验算软弱下卧层的承载力。