豎向荷載下樁基的承載力和變形(已修改)
2025-05-28 03:18 本頁(yè)面
【正文】 第 2章 豎向荷載下樁基的承載力和變形 2． 1單樁豎向承載力 ? 單樁基礎(chǔ)的豎向承載力 —— 極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 。單柱在豎向荷載作用下到達(dá)破壞狀態(tài)前或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大荷載。 ? 它取決于土對(duì)樁的支承阻力和樁身材料強(qiáng)度， 一般由土對(duì)樁的支承阻力控制 ，對(duì)于端承樁、超長(zhǎng)樁和樁身質(zhì)量有缺陷的樁， 可能由樁身材料強(qiáng)度控制。 ? 單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以安全系數(shù)后的承載力值為單樁豎向承載力特征值 。 ? 其常用的確定方法有 靜力法、經(jīng)驗(yàn)公式法 、規(guī)范法和原位測(cè)試 方法，尤以原位測(cè)試方法被公認(rèn)為最為準(zhǔn)確。 ? 按照靜力荷載 位移曲線，從總體上可以分為兩大類(lèi)： 緩變型和陡降型 . uA Bu u/單樁荷載－沉降曲線圖53QsOQsQA 陡降型； B－ 緩變型 圖 21 靜力荷載 位移曲線 對(duì)于陡降型（ A），其極限承載力即為與破壞荷載相等的陡降起始點(diǎn)，第二拐點(diǎn)； 對(duì)于緩變型 (B)，取法不一，有取第二拐點(diǎn)，也有的對(duì) QS曲線進(jìn)行處理后取舍。 ? 1) 樁側(cè)阻力的性狀 ? 一旦荷載施加于樁頂 ，樁首先發(fā)生壓縮而向下位移，于是側(cè)面受到土阻力的作用，荷載在向下傳遞過(guò)程中必須不斷地克服這種摩阻力。 ? 由于樁身壓縮量的積累， 上部樁身的下沉總是大于下部， 因此上部樁身的摩阻力總是先于下部而發(fā)揮出來(lái)； 上部樁身的摩阻力達(dá)到極限之后 ，就保持不變或有所減小，隨著荷載的增加，下部樁身的摩阻力將逐漸調(diào)動(dòng)出來(lái)，直至整個(gè)樁身的摩阻力全部達(dá)到極限，繼續(xù)增加的荷載就全部由樁端土承受 。 ? 最后樁端荷載亦達(dá)到樁端土的極限承載力 ，樁便發(fā)生較急劇而不停滯的下沉而破壞，這時(shí)達(dá)到的荷載為樁所承受的極限荷載。 ? 按照傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮 極限側(cè)阻所需樁土相對(duì)位移與樁徑大小 無(wú)關(guān)，只是與土性有關(guān)；對(duì)于粘性土約為 510mm，對(duì)于砂性土，約為 10— 20mm。 ? 越來(lái)越多的測(cè)試表明并非定值，而是與樁徑大小、施工工藝、土層性質(zhì)與分布位置有關(guān) 2）樁端阻力的性狀 （ 1） 樁端阻力的破壞模式 ? 整體剪切破壞 ： 地基中塑性區(qū)連成整體，產(chǎn)生整體滑動(dòng)破壞，連續(xù)的剪切滑裂面開(kāi)展至基底水平面，基底水平面土體出現(xiàn)隆起，破壞時(shí)基礎(chǔ)沉降急劇增大， PS曲線上破壞特征點(diǎn)明顯。一般出現(xiàn)在基礎(chǔ)埋深較淺，上部荷載較大時(shí)。 ? 局部剪切破壞： 基礎(chǔ)沉降所產(chǎn)生的土體側(cè)向壓縮量不足以使剪切滑裂面開(kāi)展至基底水平面，基礎(chǔ)側(cè)面土體隆起量較小。當(dāng)基礎(chǔ)埋深加大，加載速率快時(shí)，地基發(fā)生局部剪切破壞。 ? 刺入剪切破壞 ： 由于持力層的高壓縮性，土體的豎向和側(cè)向壓縮量較大，基礎(chǔ)豎向位移量大， ? 其破壞模式主要取決于 樁端土層及樁端上覆土層的性質(zhì)，并受成樁效應(yīng)、加載速率的影響。 ? 一般來(lái)講，當(dāng)樁長(zhǎng)不大 ，上覆土層為軟土?xí)r，端阻呈 整體剪切破壞 ； ? 當(dāng)上覆土層為非軟弱土層時(shí)， 一般呈局部剪切破壞 ； ? 當(dāng)樁端以下存在軟弱下臥層時(shí)， 可能出現(xiàn)沖剪破壞； ? 當(dāng) 樁端持力層為松砂、中密砂，粉土壓縮性粘土 時(shí)，端阻呈刺入剪切破壞； ? 對(duì)于樁端土為飽和粘土的情況，一般形成 “梨形”的剪切破壞面，為局部剪切破壞或整體剪切破壞。 圖 22 樁端地基破壞模式 （ 2）端阻力的成樁效應(yīng) ? 對(duì)于非擠土樁，成樁過(guò)程樁端不被擠密，反而被擾動(dòng)或產(chǎn)生虛渣或沉渣，降低端阻力，殘?jiān)纬伤^“軟墊” . ? 對(duì)于擠土樁，樁端阻力增加，但是對(duì)于非粘性土和粘性土的效果是不同的。 (3)端阻力的深度效應(yīng) ? 當(dāng)樁端進(jìn)入均勻持力層的深度 h小于某一深度時(shí)，其極限端阻力隨深度線形增大；大于該深度后，基本保持不變。此深度稱(chēng)為臨界深度 。 cph ? 總體來(lái)講，分為三大類(lèi)：靜力法計(jì)算單樁承載力，偏向于理論分析；原位測(cè)試法確定單樁承載力，偏向于地質(zhì)勘測(cè)；經(jīng)驗(yàn)方法確定單樁承載力，偏向于設(shè)計(jì)計(jì)算。 ? 1）靜力法計(jì)算單樁承載力： ? （ 1）計(jì)算樁端阻力的極限平衡理論公式 qqccpu hNbNCNq ????? ?? ??? 1qqccpu hNCNq ??? ? ??（２） 樁側(cè)阻力計(jì)算公式 ? 對(duì) 的計(jì)算總體上可以分為總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法。又根據(jù)表達(dá)式采用的系數(shù)可以分為 法， 法屬總應(yīng)力法， 法屬有效應(yīng)力法， 法則是兩者的綜合。 ? ① 法 ? ； cu—— 樁側(cè)飽和土的不排水剪切強(qiáng)度，可以采用無(wú)側(cè)限壓縮、三軸不排水壓縮試驗(yàn)、十字板試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)獲得。 ? suiq??? , ? ??usu cq ???? ② 法 ? （ 26) ? 對(duì)于正常固結(jié)粘土， ， 因而得： ? —— 系數(shù)，當(dāng)有效內(nèi)摩擦角位于 2030度時(shí)， =；試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)： =；平均值 ； —— 樁側(cè)計(jì)算土層的平均豎向有效應(yīng)力，地下水位以下取有效重度。 ? 法的基本假定為超孔隙水壓力已經(jīng)消散，并且在長(zhǎng)徑比較大時(shí)需要考慮樁側(cè)的深度效應(yīng)，進(jìn)行修正。 ??? tgkq ovsu 39。?39。,39。s i n1 ??? ???ok39。39。 39。)39。s i n1( vvsu tgq ????? ???39。v???? ③ 法 ? ?)2( 39。 uvsu cq ?? ??2）原位測(cè)試法確定單樁承載力 ? （ 1）靜力觸探試驗(yàn)（ CPT）確定： ? TBJ285 ? JGJ942021 ? （ 2）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（ SPT）確定 : ? （ 3）旁壓試驗(yàn)確定 ??? sssci fLUAqQu ????? iqLUAqQ skisbbu ?)/100(100/)/100(22mkNNqmkNNDDNqsbp?????? sspu qLUAqQ 2131在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的旁壓儀 （ GB 500072021） ? 總原則： 應(yīng)以豎向靜載荷試驗(yàn)確確定為主， ? （ 1） 初步設(shè)計(jì) ? 單樁豎向承載力特征值可按下式估算： ? 當(dāng)樁端嵌入完整及較完整的硬質(zhì)巖中時(shí)，可按下式估算單樁豎向承載力特征值： （ 2） 樁身混凝土強(qiáng)度驗(yàn)算 ? 計(jì)算中應(yīng)按樁的類(lèi)型和成樁工藝的不同將混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以工作條件系數(shù) ψc，樁身強(qiáng)度應(yīng)符合下式要求： ? 樁軸心受壓時(shí) ? fc ? Q相應(yīng)于 荷載效應(yīng)基本組合 時(shí)的單樁豎向力設(shè)計(jì)值； Ap樁身橫截面積； ψc工作條件系數(shù)，預(yù)制樁取 ，灌注樁取(水下灌注樁或長(zhǎng)樁時(shí)用低值 )。 ?
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