桩基沉降计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,桩基沉降计算前言 桩距小于和等于,6,倍桩径的群桩基础，在工作荷载下的沉降计算方法，目前有两大类。一类是按实体深基础计算模型，采用弹性半空间表面荷载下,Boussinesq,应力解计算附加应力，用分层总和法计算沉降；,另一类是以半无限弹性体内部集中力作用下的,Mindlin,解为基础计算沉降。后者主要分为两种，一是,Poulos,提出的相互作用因子法；第二种是,Geddes,对,Mindlin,公式积分而导出集中力作用于弹性半空间内部的应力解，按叠加原理，求得群桩桩端平面下各单桩附加应力和，按分层总和法计算群桩沉降,(,如,上海地基基础设计规范,DGJ08-11-1999,，,建筑地基基础设计规范,GB50007-2002),。,上述方法存在如下缺陷：,(1),实体深基础法，其附加应力按,Boussinesq,解计算与实际不符,(,计算应力偏大,),，且实体深基础模型不能反映桩的距径比、长径比等的影响；,(2),相互作用因子法不能反映压缩层范围土的成层性；,(3)Gedde s,应力叠加一分层总和法对于大桩群不能手算，且要求假定侧阻力分布，并给出桩端荷载分担比。针对以上问题，本规范给出等效作用分层总和法。,1,等效系数,e,运用弹性半无限体内作用力的,Mindlin,位移解，基于桩、土位移协调条件，略去桩身弹性压缩，给出匀质土中不同距径比、长径比、桩数、基础长宽比条件下刚性承台群桩的沉降数值解：,Q,一群桩中各桩的平均荷载；,Es,一均质土的压缩模量；,d,一桩径；,w,M,_,一,Mindlin,解群桩沉降系数，随群桩的距径比、长径比、桩数、基础长宽比而变。,(2),运用弹性半无限体表面均布荷载下的,Boussinesq,解，不计实体深基础侧阻力和应力扩散，求得实体深基础的沉降：,m,一矩形基础的长宽比；,m=a,b,；,P,一矩形基础上的均布荷载之和。,(3),两种沉降解之比：,相同基础平面尺寸条件下，对于不考虑群桩侧面剪应力和应力不扩散实体深基础,Boussinesq,解沉降计算值,wb,按不同几何参数刚性承台群桩,Mindlin,位移解沉降计算值,Wu,二者之比为等效系数,e,实体深基础,Boussinesq,计算沉降,wB,以等效系数,e,，实质上纳入了按,Mindlin,位移解计算桩基础沉降时，附加应力及桩群几何参数的影响，称此为等效作用分层总和法。,2,等效果作用分层总和法桩基一点最终沉降量计算式,沉降计算公式与习惯使用的等代实体深基础分层总和,I,法基本相同，仅增加一个等效系数,e,。其中要注意的是：等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩基承台投影面积，等效作用附加应力取承台底附加应力，等效作用面以下,(,等代实体深基底以下,),的应力分布按弹性半空间,Boussinesq,解确定，应力系数为角点下平均附加应力系数,。各分层沉降量,其中,zi,、,z(i-1),为有效作用面至,i,、,i,一,1,层层底的深度；,j,、,(i-1),为按计算分块长宽比,a,b,及深宽比,Zi,、,z(i-1)/b,、由附录,D,确定。,p0,为承台底面一载效应准永久组合附加压力，将其用于桩端等效作用面。,3,桩基沉降经验系数,统计,本次规范修编时，收集了软土地区上海、天津，一般第四纪土地区北京、沈阳，黄土地区西安共计,1 5 0,份已建桩基工程的沉降观测资料，由实测沉降与计算沉降之比,与沉降计算深度范围内压缩模量当量值,Es,的关系如图,5.5.1,，同时给出值列于规范表,5.5.1 0,。详细分析过程如下：,图,5.51,沉降经验系数,与压缩模量当量值,Es,的关系,(1),确定沉降计算深度取的附加应力,94,规范,使用应力比法确定计算深度。其中需要获取土的自重应力，工程中，土自重取,1820kN,m3,，本次计算取值,1 8kN,m3,。理论上，土自重越小，计算深度越大，计算沉降也越大。下面以上海田林新村,1 2 1,号为例说明，主要是要明确其误差有多少。,桩入土深度,56.3m,，附加应力,444kN,m,2,.,=1 8kN,m j,时，沉降计算深度,20.5m,，沉降,S=54.3 9mm,=20KN,m j,时，沉降计算深度,1 8.5m,，沉降,S=5 1.43mm,计算沉降减小了,5.4,。,沪太东区,62,号，桩入土深度,3 1.8m,，附加应力,360kN,m,2,.,=1 8kN,m,3,时，沉降计算深度,1 9m,，沉降,S=150.3 6mm,=20KN,m,3,时，沉降计算深度,1 8m,，沉降,S=145.3 mm,计算沉降减小了,3.5,。,可见，其误差约为,5,，是可以接受的。,(2),短边布桩数,n,b,94,规范,5.3.8-2,对于规则桩承台，,n,b,总为整数：但是在实际工程计算中，,n,b,总为小数，本次计算所有短边计算桩数，均是计算值，没有取整。当桩数比较少时，,n,b,对,e,的计算结果影响较大，但是桩数较多时，影响较小。,银河宾馆，,L,B=1,，,l,d=9 8,，,Sa,d=3.2,n,b,=1 6.4,时，,e,=0.3,n,b,=1 6.0,时，,e,=0.2 9 8,n,b,=1 7.0,时，,e,=0.3 0 5,小北门高层工房，,L/B=2.8,，,l/d,=67.5,，,Sa/d=5.3,n,b,=8.2,时，,e,=0.442,n,b,=8.0,时，,e,=O.438,n,b,=9.0,时，,e,=O.455,可见，其误差,3,，可以接受。,(3),等效矩形,实际工程的建筑平面十分复杂，完全矩形截面很难遇到。下图为工程中的几个实际平面：,从计算上看，换算截面的长宽比对计算结果影响较大。,德州,A,区,1l1,号，形状如图,1,。,基础尺寸,44 x l5m,，面积换算正方形,Bc,=25.4,。,按照矩形,L/B=3,，,l/d,=78,，,Sa,d=3.8,，,nb,=8.5,计算，,e,=0.38,，沉降,S=146mm,；,按照正方形形,L,B=1,，,l,d=78,，,Sa,d=3.8,，,nb,=8.5,计算，,e,=0.29,，沉降,S=120mm,；,实测沉降,143mm,。,本次计算中，均按照建筑平面外沿取长宽比，以得到与实际符合的经验系数。,(4),计算沉降点,JGJ9494,给出了桩基础角点和中心点计算沉降方法。本次工程统计资料,98,均为桩箱、桩筏基础，且未标明是中心还是角点沉降，因此根据对规范的理解，本次计算，所有结果均为矩形基础中点最终沉降量，资料与之对应的是，总沉降量或者是实测沉降的最大值。,4,桩基沉降经验系数,说明,(1),回弹再压缩与桩身压缩,桩基沉降计算经验系数是大量实测数据统计的结果，在沉降观测资料里，已经包含了回弹再压缩与桩身压缩因素，因此，不再单独列出二者对桩基沉降计算的影响结果。,(2),关于预制桩沉桩挤土效应对桩基沉降的影响问题。,根据收集到的上海、天津、温州地区预制桩和灌注桩基础沉降观测资料共计,11O,份，将实测最终沉降量与桩长关系散点图分别表示于图,5.52(a),、,(b),、,(c),。图,5.52,反映出一个同规律：预制桩基础的最终沉降量显著大于灌注桩基础的最终沉降量，桩长愈小，其差异愈大。这一现象反映出预制桩因挤土沉桩产生桩土上涌导致沉降增大的负面效应。由于三地地层条件存在差异，桩端持力层、桩长、桩距、沉桩工艺流程等因素变化，使得预制桩挤土效应不同所致。为使计算沉降更符合实际，建立以灌注桩基础实测沉降与计算沉降之比,随桩端压缩层范围内模量当量值,Es,而变的经验值，对于未经复打、复压、引孔沉桩的预制桩基础按表,5.5.1O,所列值再乘以挤土效应系数,1.8,；对于后注浆灌注桩则乘以,0.8,折减系数。,