【正文】 半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法。 (1) 簡易理論法 ? 計(jì)算模式 假定外荷載為 P，樁箱基礎(chǔ)的受力機(jī)理如下圖所示。設(shè)樁箱基礎(chǔ)沿長、寬周邊深度方向土體的剪應(yīng)力為 τz，則總阻抗力 T為： 式中 U為箱基平面周長。 dzUT L z?? 0?樁箱基礎(chǔ)受力機(jī)理 根據(jù)外荷載 P與抗力 T的大小，沉降計(jì)算有不同的計(jì)算模式。 ① PT的實(shí)體深基礎(chǔ)模式 當(dāng)外荷載 P大于總的土抗力 T時(shí)，樁箱基礎(chǔ)四周將會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)變，使樁長范圍內(nèi)的土體的的整體性受到破壞，此時(shí)可以忽略群樁周圍土體的作用，采用等代實(shí)體深基礎(chǔ)模式計(jì)算樁箱（筏）基礎(chǔ)的最終沉降量。具體計(jì)算可按以下步驟進(jìn)行： a、 從地面開始計(jì)算地基自重應(yīng)力分布 b、 計(jì)算樁端平面（實(shí)體深基礎(chǔ)底面）的附加應(yīng)力 00 czATGP ?? ????PT 的實(shí)體深基礎(chǔ)計(jì)算模式 P≤T 的復(fù)合地基計(jì)算模式 c、按分層總和法計(jì)算樁端平面以下地基的最終沉降量： d、計(jì)算深度的確定：式中與計(jì)算深度有關(guān)的土層數(shù) m按樁端平面下一倍箱基寬度內(nèi)的土層數(shù)確定。 ② P≤T的復(fù)合地基模式 當(dāng)外荷載 P小于等于總抗力 T時(shí)，群樁樁長范圍外的周圍土體同樣具備抵抗外荷載的能力，使樁箱基礎(chǔ)的沉降收到約束。此時(shí)，可以認(rèn)為樁的設(shè)置是對樁長范圍土體的加固，與箱（筏）基礎(chǔ)下的土體一起形成復(fù)合地基。由于樁的彈性模量遠(yuǎn)大于土的彈性模量，樁的設(shè)置使樁長范圍內(nèi)土體的變形大為減小，根據(jù)共同作用原理，樁長范圍內(nèi)土體的壓縮量可以用樁的彈性變形等代。 ???mj jsjzjs hEs 1? 在 P≤T的條件下，樁箱（筏）基礎(chǔ)的最終沉降量 s由樁身壓縮量 sp和樁端平面以下土層壓縮量 ss兩部分組成： 樁端平面以下土層的沉降量 ss可按前述同樣的分層總和法計(jì)算，樁身壓縮量與樁身軸力分布或樁側(cè)摩阻力分布有關(guān)，通常可按以下兩種模式計(jì)算（見下圖） a、 假定樁身的壓應(yīng)力沿樁長為三角形分布 b、 假定樁身的壓應(yīng)力沿樁長為矩形分布 sp sss ??pppp EALPs2?pppp EALPs ?樁頂設(shè)計(jì)荷載 沿樁長的壓應(yīng)力分布模式 抗剪強(qiáng)度與自重應(yīng)力的關(guān)系 (a) 三角形分布； (b) 矩形分布 對于樁身壓應(yīng)力計(jì)算模式的選擇，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法確定：當(dāng)樁所承受的荷載為設(shè)計(jì)荷載時(shí)，采用三角形分布；當(dāng)樁頂荷載按極限荷載計(jì)算時(shí)，采用矩形分布。 ? 總抗力 T的確定 對于選擇何種計(jì)算模式來計(jì)算樁箱（筏）基礎(chǔ)的沉降量，與樁箱（筏）基礎(chǔ)的總阻力 T密切相關(guān)，即屬于 PT還是屬于 P≤T的情況。而 T的大小則與側(cè)阻力 τz的確定方法有關(guān)。 根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度理論： 側(cè)阻力可以寫成以下形式： σcx為水平向土的自重應(yīng)力。 為方便計(jì)算，假定側(cè)壓力系數(shù) K0=1，則有： c?? ??? ta nccxz ?? ??? tanczcx ?? ?由此，則側(cè)阻力可以寫成： 總抗力 T為： 上式中， U為箱（筏）基礎(chǔ)的平面周長， 為箱（筏）基礎(chǔ)底面至樁端范圍內(nèi)第 i 土層的平均自重應(yīng)力， hi為第 i土層的厚度。 (2) 半經(jīng)驗(yàn)方法 研究表明，在計(jì)算樁箱基礎(chǔ)沉降時(shí)，整個(gè)基礎(chǔ)的縱向彎曲不大，可以將基礎(chǔ)作為剛性體考慮，此時(shí)，基礎(chǔ)沉降量 s可用下式近似計(jì)算（按淺基礎(chǔ)彈性力學(xué)公式計(jì)算）： cczz ?? ??? tan? ??? ? ?? ?? ni iiicxini h iicxi hcUdzcUT i 110)t a n()t a n( ????cxi?021EpBsse ???則作用在基礎(chǔ)上的總壓力為： 式中， Be為基礎(chǔ)的等效寬度， ， A為基礎(chǔ)面積， E0、μs分別為樁土共同作用的彈性模量和泊桑比。 Poulos和 Davis也曾給出剛性基礎(chǔ)下群樁的沉降計(jì)算量 sg的公式： 則群樁承擔(dān)的荷載為： 上式中， n、 d分別為樁數(shù)及樁徑； I為單樁沉降系數(shù)，根據(jù)樁的長徑比 L/d由下圖確定。 )1( 20seBsEp???ABe ?dnEIRPs sgg0?IRndEsPsgg0?I 與 L/d 的關(guān)系 R1 R25與 L/d、 s/d的關(guān)系 Rs為群樁的沉降影響系數(shù)，根據(jù)長徑比 L/d和距徑比 sa/d由 上圖及以下關(guān)系確定： 式中， R1 R25分別為 16根樁和 25根樁時(shí)的影響系數(shù)。 上部結(jié)構(gòu)總荷載 P由群樁和基底土共同承擔(dān)，即： 式中 Ae為基礎(chǔ)底面積減去群樁的有效受荷面積，計(jì)算模式見下式所示： 綜上所述，可以得到總荷載的計(jì)算表達(dá)式為： 251625 )5)(( RnRRR s ????egsg pAPPPP ????4)( 2dKnAA pe???esesg ABsEIRndEsP)1( 200????由此得到樁箱（筏）基礎(chǔ)沉降計(jì)算的理論計(jì)算公式： 將上式根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)乘以樁基沉降的修正系數(shù) mc，即可得到計(jì)算建筑物竣工時(shí)的沉降計(jì)算半經(jīng)驗(yàn)公式： 實(shí)際上，可以將上述沉降計(jì)算公式的右側(cè)分成兩部分考慮，第一部分反映樁箱（筏）基礎(chǔ)沉降計(jì)算的彈性理論公式特性，第二部分反映各種因素對基礎(chǔ)沉降的影響，包括箱（筏）基礎(chǔ)的尺寸、地基土特性、樁基布置和尺寸等。 )1()1(202sesessendBIRAIREPBs???????)1()1(202sesesseccndBIRAIREPBms??????? 如果不考慮基底土對荷載的分擔(dān)作用，則基礎(chǔ)的沉降量直接取群樁的沉降量： 將兩者相比，可以得到： 其比值大于 1，由此可知不考慮基底土的荷載分擔(dān)作用，建筑物沉降將增大，結(jié)果偏于安全。 半經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算樁箱（筏）基礎(chǔ)的沉降的精確程度取決于各種參數(shù)的取值，需要根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。 dnEIPRs sc039。 ?)1(139。2seseccn dBIRAss????(3) 布樁與沉降的關(guān)系 研究表明，不同的布樁方式對樁筏基礎(chǔ)的沉降影響不同，常規(guī)采用均勻布樁的形式，一般情況下基礎(chǔ)沉降呈中間大周邊小的趨勢。 均勻布樁 內(nèi)弱外強(qiáng)布樁 內(nèi)強(qiáng)外弱布樁 基礎(chǔ)底面沉降分布 ? 內(nèi)弱外強(qiáng)布樁 “內(nèi)弱外強(qiáng)”布樁減小了沉降量，但卻增加了差異沉降；內(nèi)弱外強(qiáng)”這種布樁形式雖然略減少了總體沉降量，但同時(shí)卻付出了差異沉降和基礎(chǔ)彎矩增加的代價(jià)，這可能會(huì)影響到建筑物的經(jīng)濟(jì)效益。因此對于上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)剛度較大的情況采用“外強(qiáng)內(nèi)弱”這種布樁形式可能是合理的。 ? 內(nèi)強(qiáng)外弱布樁 “內(nèi)強(qiáng)外弱”布樁減小了差異沉降，但沉降量略有增加。采用“內(nèi)強(qiáng)外弱”的布樁形式時(shí)，總體沉降量會(huì)有少量增加，但差異沉降和基礎(chǔ)彎矩大大減小，因此當(dāng)對總體沉降量要求不太嚴(yán)格時(shí)，采用“內(nèi)強(qiáng)外弱”布樁是比較合理的。 基礎(chǔ)頂面應(yīng)力分布圖 基礎(chǔ)底面應(yīng)力分布圖 從應(yīng)力分布圖可得這樣一個(gè)清晰的結(jié)論，即改變布樁方式對基礎(chǔ)應(yīng)力的影響相當(dāng)大，其中以“外強(qiáng)內(nèi)弱”布樁基礎(chǔ)彎矩最大，“內(nèi)強(qiáng)外弱”布樁彎矩最小。