高层建筑桩筏、桩箱基础的工作机理和性状.pdf

高层建筑桩筏、桩箱基础的工作机理和性状一、高层建筑桩箱、桩筏基础的工作机理1.打入桩与箱基、筏基的共同工作机理7-18打入桩箱（筏）基砒与趣基共同作用机理示意 第一阶段，建筑物施工期和使用早期内，基底与 桩间土保持接触，桩与箱（筏）共同承担建筑物荷载第二阶段，随着时间的进展，打桩时引起的乳隙 水压力逐渐减小，桩承受的荷载增大。若此时桩 间土的固结沉降大于桩基沉降，则基底与桩间土 脱离。第三阶段，由于桩承担的建筑物荷载的增大或桩 全部承担建筑物荷载，建筑物的沉降将不断增 力口。此时桩沉降速率要比孔隙水压力消散速率大 些，经过一定时间，基底承担荷载增大或基底可 能又与桩间土再度接触。箱基或筏基分担上部结 构荷载又增加。第四阶段，在上一阶段，桩间土再度增加上部荷 载的分担或桩间土与基底再度接触，则桩承受的 荷载减少，建筑物的沉降速率相应递减。由于孔 隙水压力的完全消散需要很长时间，当孔隙水压 力消散引起桩间土的固结沉降又大于建筑物的沉 降时，则桩间土承担的土压力再度减少，桩分担 的荷载增大；或基底与桩间土再度脱离，建筑物 的荷载再度由桩单独承担。第五阶段，如此循环，直至建筑物沉降稳定为 止。如果基底与桩间土脱离，而桩已有足够的承 载力单独地承担建筑物的荷载，则桩间土与基底 将永远脱离。只有当打入桩数量减少到一定数量时，即建筑物总 荷载（扣除浮力）接近或超过所有桩极限承载力总和 的情况下，桩和桩间土才保持始终一起承担上部荷 载。2.打入桩与箱基、筏基的共同工作机理钻孔灌注桩在施工过程中没有超孔隙水压力产生，在上部荷载作用下，桩和桩间土共同承担上部荷 载，且在建筑物整个使用阶段中，桩和桩间土分担 上部荷载的比例保持不变。二、高层建筑桩箱、桩筏基础的工作性状1.高层建筑桩箱（筏）基础的工作性状，对于常规设计（s=34情况），基本上接近于弹性地基上刚性基 础的工作性状。2.桩的存在，对减少箱基或筏基的沉降有明显的效 果，并使高层建筑的整体横向倾斜大为改善，建筑 物均匀下沉。3.对于一般的高层住宅或宾馆，桩顶反力分布通常总 是角桩最大，边桩次之，内部桩最小。4.在高层建筑桩箱（筏）基础承载力满足建筑物荷载条 件下，增减少量桩数（例如10%）对基础的沉降影响 很小。5.在常规设计条件下，高层建筑桩箱（筏）基础的桩间土仍分担上部荷载,桩间土地基反力略呈马鞍形在建筑物建筑竣工时，箱（筏）底板可分担小于25%的上部总荷载。6.不管是满堂布桩还是轴线桩布置，箱（筏）底板钢筋 应力均很小，桩的刚度对箱（筏）基础的刚度是有贡 献的。7.桩沿剪力墙轴线或柱下布置，较之桩满堂布置可大 大减小底板的厚度。8.其他条件相同，但施工条件不同，分担上部荷载的 比例是不同的，采用灌注桩的箱（筏）底板比采用预 制桩的可分担更多的建筑物荷载。7.4桩箱、桩筏基础与地基共同作用分析实例二 桩筏基础共同作用特性及变化规律1.两个特征相对刚度Kr4Er匕Br(1Ep Kr 筏与地基土之间的相对刚度参数；Kp一桩与地基土之间的相对刚度参数；七一筏板的弹性模量；斗一桩的弹性模量；一地基土的弹性模量；Lr、Br、4一分别表示筏板的长度、宽度和厚度;4s一 土的泊松比。2、桩筏基础的沉降筏的相对刚度冬对总沉 降的影响其他条件一定时，筏和 群桩的刚度对桩一筏基 础沉降起决定性作用。桩间距对桩一筏基础沉 降的影响桩一筏基础的沉降随着 桩间距的增大而增大，桩间距在10倍桩径以内 时，桩一筏基础的沉降 只随着桩间距的增大而 稍有增大。窗方向镇陶消至7-2S钱的翅麻凝底我在膂6宙阚朔:降筋骸嗨图7-27 林同姮马沉降的关系a-4时筱的相对题度对沉降的感胸沆降XE/阚上掰 1711KKFTtt,A3F、TKPL rdF-_：(,tini t、-it0i一一1,0凡WWJI的r-hl6 i；色梵覆第一_|6J5501048!&遂 一 一.一._ _0J529;鹏40、舞 k:“”_r _i_n-u_._0-23也为0.341WL吵_0(M50J71 0.21-f 1酣.！虫/i0/231!250.2l1.e y、*g i r0,21 笫一!r1004r WO1 23、一 一二一 一 一 11 依於,0.2811，-y-50 025 I1 獴26色然25 1:.i0.25；.1 .-1Ch26也29桩长细比对桩一筏基础沉降的影响桩的长细比对桩一筏基础沉降有显著影响。当桩 径确定，增加桩长度就增大了桩一土体系的刚 度，所以，桩的长细比增大，桩一筏基础的沉降 减小。桩相对刚度对桩一筏 基础沉降的影响桩一筏基础中桩的相 对刚度直接影响桩一 土体系的刚度。桩的 相对刚度减小，桩 筏基础的沉降增大。委陶7-28桃与糖的授翔 也L/tJ.的英籁桩一筏基础差异沉降的各种影响因素筏的相对刚度对桩一筏基础的差异沉降影响最为显 著，其他因素影响较小。时最大差异沉降乂扁人邨（上年）戈1旷?x：除；玲7心、!_ 74!：6M1U 100 一一_11.JUJ 127.6你L 5012石*1 150271“rt_一 rmj_ _r_.-),2S14J15.6!27.8-11工期X 微用解一藩X端陵稀黎单藩WWW 麹就找者薰警鞫京h*堂塞vn1 0 I1英&尹r1:的I岁虎ir nrzI/0 r_!谜 1n|&【51房0财蒙日!r HI_ _ _L r养*(i冢i1ooor与Til V.WQ%IS!r n(TWilm)!1 r o(ri、1:OOT与 73、桩筏基础中筏板的内力筏的相对刚度对桩-筏基础中筏板弯矩的影响筏的相对刚度与筏板的最大弯矩成正比。当筏的相对刚度为10.。和0.01时，筏板的最大弯矩 相差一个数量级。公气=4时镶威韵聂大弯矩X肌力”x a炉;X.jf.降、上途-4_1HX0!11!LG.i j：O.W43 _.炉i;1004.15 j.:37l_L33&缪0.38i J_4,制 1 3,5S1 .L4S.，.，“，M j L贷e 一.w_*Mb w-a-.1匕S tk_L1然-.-期50彖然 i_*_13452.S50.3S l:也的3.15-r -2.93 l.缝怛*陷3 Jg2M 鼠钙%，c笠甘竭潜募握柄X彝杨F康弟熟730意大差异鬣除与相对刚度的关系火/可X/4=50与，=城加IO1M-。期 热1 L07-31覆椽鼓大弯矩髓K货10的变化桩间距对桩-筏基础 中筏板弯矩的影响桩间距增大，筏板的 弯矩也增大。随桩间距的增大，筏 板弯矩的增大比较平 缓，并不急剧增加。结论：在桩-筏基础 中，增大桩间距（或 减少桩数量）并不会 导致筏板弯矩迅速增 力口。图7-32震戴最大弯露髓蕨间第增大的变化.K袋=104时瘙瓶最大鸾矩x 1/X加y j j 疗技 jj ff R Ud jj！!.|41I氏67的1 tooy 队154J5乱随好 1 S3_4.20 一-).、-r-L.-*U .一卡-+-6-4.23一，/q .6431 招5 453 j3 4.10.1 一 j-，r，一 一-5.S 39(山T.3A/中3J0卜-.一=叫=-3,00r L_.，丸必1 伊)5 0.345 汛翳3思i 25、134S:*)0 1_._i_ _ _ _ _!i 3演;)其他因素对桩-筏基础中筏板弯矩的影响 桩的长细比对筏板的最大弯矩影响极小；桩的长细比较小，筏板的弯矩几乎不变；桩的相对刚度减小，筏板的弯矩也相应 减小，但减小幅度 不明显。4.桩一筏基础的桩顶反力分布筏的相对刚度对桩 顶反力分布的影响困7-翁 猿盛茂充分布局相附耀奥关亲当桩间距为4d、桩的相对冈4度匹=10.0时，角桩的桩 顶反力是内部桩的2倍左右；而当匹=0.01,筏相当柔性时，角桩、边桩和内部桩 的桩顶反力基本上相等。麟穗球蔡力的分覆为蜩X%4,钱jKy,、1J .zt 11i)FJF,i ii31 ft QJ._口!,11国:尹t 1i1工厢!-3客工要胃；(1a&vq一 L-l，i1 i.r-ir-t-队孙I燎itL闻I WU i”*!“一，、251L九统*尊:1J _ _ 1i1.褊:!1二1.30-111iQ$1：WJ1J:i 一!iE丸即3*i1），L Qi.Tsaa-/*+-T-i，*值据】1 f1MO1一整：1.都Qi11311ft LUB11.-U_J-_ 好；却21 t解 jp 3：L75：1 I j:*I.43：l1_J_LI2U*jQr-i1i八*区WLL A.-F*i*、4L究一纶1L(hL0?l鼠。彳1 卜 1 r*e*Loa.on,100f;九如L的：1272：1 L驷上25注*-,a”-i，*-L 特 131himxvrL 那 LR：1i|252.45：tmj1,卷;51!1 冉：1m1桩长细比和相对刚度对桩顶反力的影响 当桩的长细比减小时，桩-筏基础中的角桩、边 桩和内部桩的桩顶反力比例稍有增加趋势。当桩的相对刚度减小时，桩群中角桩、边桩和内 部桩的桩顶反力比例也随之下降，尤其角桩的下 降趋势明显。结论：筏的相对刚度、桩间距和桩的相对刚度均 对桩顶反力的分布有很大影响。常规设计的桩一筏基础，筏的相对刚度较大，桩 间距较小，桩顶反力的分布是四周大，中间小。为了使各桩所承担的桩顶荷载趋于均等，应当适 当地增大桩间距，减少桩数。5、桩与筏荷载的分担筏的相对刚度对分担系数的影响筏的相对刚度减小，筏的分担系数逐渐增大，但增 大的趋势较慢。事加7.0酎线的分根嘉数计算舞歉%):f、Kr JKv,_I w.oI!_：”.111.0j0.1；T,I(U地1承 3I1.J箍0 21.323/T1_二*_23.3 i_ _ _ _ 丁 1I 卜-5 0j 2氏4!26岁1_ _ _ _ _;贫方,和用-2S1_ _i 3 3 a然甘L一一,_ _i 3 6,138$I!MO I 3(?_ 卜44总1I 跖名1 曲75 0 照消 舲.94649 J23.i45 J-i:4730 4桩间距对分担系数的影响筏的分担系数随桩间距的增加而增大；取相当接近于实际的桩筏或桩箱基础的情况(题=10,.=1000,s/d=3 4,L/d=50-100),筏的 分担系数为15%26%。K及=1。思展筏的分担系徽随赞阎题爨化的菇果(隼外桩的长细比和桩的相对刚度对分担系数的影响桩的长细比增大，桩一土体系中桩的相对刚度相 应增大，则桩的分担系数增加。当桩的相对刚度降低，桩的长细比对桩的分担系 数的影响甚微。