《深基坑及樁基講座》ppt課件(文件)

　

【正文】 ?＝ ～ 管樁壓樁阻力的研究 ?1. 靜力觸探貫入過程與壓樁貫入過程的比擬研究； ?2. 從土塞的高度研究壓樁阻力的有關信息。 內壁內壁土塞下土端阻力內壁摩阻力內壁壓力內壁摩阻力內壁壓力土塞 ? 當最終平衡而土塞停止上升時，土塞對管壁的摩阻力保持不變，土塞下土體進入極限塑性狀態，土塞和管樁壁構成一個整體，可以看作實心樁。可以將根據極限平衡分析得到的解作為樁端的 壓樁抗力 。 ? 根據施工實測壓樁的最終阻力：在 40m深度處 ， 約 100t， 50m處約200t， 都比較集中；但壓至最后深度時壓樁阻力比較分散 ， 壓樁阻力400～ 570t。 鋼 管 混 凝 土 樁 鋼管混凝土樁的承載特性 ? 在軟土覆蓋層很厚的地區建造超高層建筑 ， 常采用 60～ 70m長的超長樁 。 ? 由于鋼管混凝土樁具有足夠的樁身強度，可以獲得較高的承載能力，樁徑愈大，提高承載力的比例愈大。 關于荷載的規定 ? 進行承載力極限狀態驗算時，確定樁數和布樁應采用傳至承臺底面的荷載效應標準組合；計算樁基結構承載力、確定尺寸和配筋應采用傳至承臺頂面的荷載效應基本組合；驗算坡地、岸邊建筑樁基的整體穩定性應采用載荷效應標準組合；抗震設防區應采用地震作用效應和荷載效應的標準組合。 樁的設計參數表的完善 ? 94規范的試樁資料 229根； ? 本次修訂增加資料 416根； ? 樁的極限端阻力增加了全風化、強風化等土類； ? 樁的側摩阻力增加了角礫和碎石的側阻力。 群樁效應的工程意義 ? 1. 樁的平面布置對于單樁承載力發揮的作用，樁的中心距的影響； ? 2. 載荷試驗的沉降在什么條件下才具有工程意義？ ? 3. 有沒有變形控制的單樁承載力？ ? 群樁在豎向荷載作用下，由于承臺、樁、土之間相互影響和共同作用，群樁的工作性狀趨于復雜，樁群中任一根樁即基樁的工作性狀都不同于孤立的單樁，群樁承載力將不等于各單樁承載力之和，群樁沉降也明顯地大于單樁，這種現象就是群樁效應。因而端承型群樁的承載力可近似取為各單樁承載力之和，即群樁效率 η和沉降比 ? 可近似取為 1。 群樁應力的重疊作用 設計原則的變化 ? 樁基設計是按極限狀態設計 ? 單樁極限承載力除以安全系數得單樁容許承載力－單樁承載力特征值 ? 我國對樁基設計的安全系數取 2 ? 對應的荷載采用標準值 ? 94規范采用的是分項系數描述的設計表達式，荷載用設計值 ? 1. 確定樁數和布樁時，應采用傳至承臺底面的荷載效應標準組合；相應的抗力應采用基樁或復合基樁承載力特征值； ? 2. 計算荷載作用下的樁基沉降和水平位移時，應采用荷載效應準永久組合；計算水平地震作用，風荷載作用下的樁基水平位移時，應采用水平地震作用、風載效應標準組合； cakca AfRR ??? ? 3. 在計算樁基結構承載力、確定尺寸和配筋時，應采用傳至承臺頂面的荷載效應基本組合； ? 當進行承臺和樁身裂縫控制驗算時，應分別采用荷載效應標準組合和荷載效應準永久組合； ? 4. 驗算坡地、岸邊建筑樁基的整體穩定性時，應采用荷載效應的標準組合；抗震設防區應采用地震作用效應和荷載效應標準組合。 rnddqEw ssr ln10??? ? 2. 承臺分擔荷載比隨承臺寬度與樁長之比增大而增大。 ? 基本概念： ? 等剛度的樁基，按等樁長、等樁徑、等間距的布樁，其結果是： ? 沉降是中間大，四周小，形成碟形沉降盆； ? 樁的反力是中間小，四周大，形成馬鞍形反力分布。 ? 隨著樁距的增大，群樁中基樁的承載性狀逐漸趨近于單樁。 ? 設計使用年限 ? 在設計確定的環境作用和維修、使用條件下，作為結構耐久性設計依據并具有一定保證率的目標使用年限。 ? 鋼筋銹蝕是一種電化學過程，要求混凝土有一定的電導率。 ? 所以，最易發生鋼筋碳化銹蝕的環境是干濕交替，在這種環境條件下，我國現行混凝土設計規范所規定的保護層最小厚度和最大水膠比，都難以滿足設計使用年限 50年的適用性要求。 單樁承載力和樁基沉降計算的討論 ? 比較兩本主要的地基基礎規范： ? 《建筑地基基礎設計規范》 ? 《建筑樁基技術規范》 樁基礎的承載力 ? 單樁承載力的確定是樁基設計的重要內容，而要正確地確定單樁承載力又必須了解樁－土體系的荷載傳遞，包括樁側摩阻力和樁端阻力的發揮性狀與破壞機理。 ? 《 建筑地基基礎設計規范 》 規定 ， 初步設計時單樁豎向承載力特征值可按下式估算： ? 式中 Ra－ 單樁豎向承載力特征值； ? qpa、 qsia。 ?單樁豎向承載力 ? 確定單樁豎向承載力是樁基勘察的最主要的內容，單樁豎向承載力是樁基設計的重要設計參數。 設計使用年限 50年的樁基結構混凝土耐久性要求 二 類 和 三 類 環境 樁基 結構 混凝土 耐久性 的 基本 要求 環境 類別 最大 水灰比 最小 水泥 用量 （ kg/ m3） 最低 混凝土強度 等級 最大 氯 離子含量 ( % ) 最大 堿 含量 （ kg/ m3） a 250 C 25 二 b 275 C 30 三 300 C 30 注 ： ① 氯 離子 含量 指 其 與 水泥 用量 的 百分率 ； ② 預應力 構件 混凝土 中 最大 氯 離子 含量 為 0. 06 ％ ， 最小 水泥 用量 為 300 ， 最低 強度 等級應 按 表 中 規定 提高 兩個 等級 ； ③ 當 混凝土 中 摻入 活 性 摻合 料 或 能 提高 耐久性 的 外 加 劑 時 ， 可 適當 降低 最小 水泥 用量 ； ④ 當 使用 非 堿 活 性 骨料 時 ， 對 混凝土 中 堿 含量 不 作 限制 ； ⑤ 當 有 可靠 工程 經驗 時 ， 表 中 最低 混凝土 強度 等級 可 降低 一個 等級 。 ? 鋼筋銹蝕的電化學過程需要有水和 O2的參與。 ? 如果相對濕度較高，混凝土始終處于濕潤的飽水狀態，則空氣中的 CO2難以擴散到混凝土體內，碳化就不能進行或非常緩慢地進行。 ? 確定承臺底面積和樁數 ? ?－承臺面積控制系數，取大于等于 aakckkakkkRAfGFnfGFA??????? ? 沉降計算： ? s0－ 承臺底附加應力產生中點的沉降； ? ssp －樁土相互作用產生的中點沉降； ? qsu－ 厚度加權平均的樁側摩阻力： ? ?p－ 刺入變形影響系數，砂土 ，粉土 ，粘土 ? ?AnRFpdsdEqsEzzpssssapassuspmi siiiiisp??????????????????????021110002804 ? 樁側阻力引起樁周土的沉降，按樁側剪切位移法計算； ? 樁周碟形位移體積： ? 再除以環形面積后得沉降公式 ? ??mrrmsrsp rrGrrdGrw ln0000 ?? ?????? ???? ??44ln22ln 202020220220rrrrrGrdr drrrGrV mmsrrmsspm ????? s0 ssp ? 疏樁基礎的沉降由兩部分構成； ? 樁端下土層，由承臺底面的壓力產生的壓縮變形，按實體基礎假定計算 s0 ； ? 樁身部分，樁身壓縮加刺入變形與樁土相互作用產生的土體壓縮變形應當是相等的； ? 由于刺入變形難以計算，故規范計算樁土相互作用產生的土體壓縮變形 ssp 。 ? 對于主群樓連體建筑，當高層主體采用樁基時，裙房（含純地下室）的地基或樁基的剛度宜相對弱化，可采用天然地基、復合地基、疏樁或短樁基礎； ? 對于框架－核心筒結構高層建筑樁基，應加強核心筒區域樁基剛度（如適當增加樁長、樁徑、樁數、采用后注漿等措施），適當弱化核心筒外圍樁基剛度； ? 對于框架－核心筒結構高層建筑天然地基滿足要求的情況下，宜于核心筒區域設置增強剛度、減小沉降的摩擦型樁； ? 對于大體量筒倉、儲罐的摩擦型樁基，宜按內強外弱原則布樁； 軟土地基減沉復合疏樁基礎 ? 軟土地基上多層建筑，地基承載力基本滿足要求時，以減小沉降為目的，可設置穿越軟土層進入相對較好的疏布摩擦樁型，由樁和樁間土共同分擔荷載，稱為減沉復合疏樁基礎。 考慮承臺效應的四種情況 ? 、體型簡單的建（構）筑物； ? 性構筑物； ? 弱化區； ? 。 ? 新版規范有 4個變化： ? 群樁效應－退出 ? 承臺效應－有條件地保留 ? 荷載設計值－標準值 ? 分項系數－改為安全系數 承臺效應 ? 1. 樁距越大，承臺下土反力越大； ? 樁周土受樁側剪應力作用而產生的豎向位移為： ? 位移隨樁側剪應力及樁徑的增大而增大，隨樁中心距增大而呈自然對數關系減小。承臺土反力也傳遞到承臺以下一定范圍內的土層中，從而使樁側阻力和樁端阻力受到干擾。 ? 群樁效率 η和沉降比 ? sg QnQ ??? ? sg ss ?? ? ? 由端承樁組成的群樁，通過承臺分配到各樁樁頂的荷載，其大部或全部由樁身直接傳遞到樁端。 ? 規范方法過于復雜，與樁基設計的誤差水平不一致。 驗算的內容是對應于樁基達到建筑物正常使用所規定的變形限值或達到耐久性要求的某項限值 。 ? 樁基的設計原則的表述 ? 樁的設計參數表的完善 ? 群樁效應設計方法退出規范 ? 設計原則退回到安全系數設計方法 ? 承臺效應的有條件應用 ? 變剛度調平設計 ? 樁基結構的耐久性 承載力極限狀態驗算 ? 承載力極限狀態是指樁基達到最大的承載能力或相應于樁基整體失穩或發生不適于繼續承載的變形 。 為了充分發揮超長的鋼管樁的承載能力 ， 開發了一種新型的樁 — 鋼管混凝土樁 ， 簡稱為 SCP樁 。 ? 這種情況下壓樁到 61m深度時 壓樁力計算值為 P＝ 4796kN。 CRph bp21?hchNcp ucub ?? ???? )9~6(*? PHC樁長 61m， 外徑 600mm， 內徑400mm， 壁厚 100mm， 剔除變異性大的 2號樁，考察 入土深度為 61m的樁 ，平均 土塞高度 。 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20壓樁力差異（％） 壓樁力差異h/L? 將樁壓入土體的過程作為土體在外荷載作用下處于極限平衡狀態。 管樁壓樁阻力與土塞高度 ? 管樁在壓樁過程中，內部 形成土塞并逐步升高，壓樁阻力隨之增大； ? 土塞所形成的“ 閉塞效應 ”是影響壓樁阻力的重要因素； ? 通過對 土塞形成機理 的研究，了解壓樁阻力形成與變化的規律。 ? 壓樁經驗的 地方性 特別強； ? 各地的經驗大致的趨勢是 相似的； ? 但存在 許多差別 ，與各地的地質條件及技術條件的不同有關； ? 還缺少 地方技術標準 ； ? 更沒有 全國性 的技術標準。例如在上海地區，曾使用 800 t 壓樁機，將 m 樁壓進中密砂層（此層的靜力觸探比貫入阻力為 ） ， 至設計標高時的壓樁阻力為 4778kN～ 5868kN， 靜載荷試驗測定的單樁極限承載力為 6750kN。這種施工工藝具有無震動、無噪聲、無污染、無沖擊力和施工應力小等特點。 定量評價目前尚無完備的方法 ， 可以運用一些簡化的力學方法 ，如視頂板為梁板 、 無鉸拱等假定的基礎上的近似計算 。 當溶洞頂板具有 ， 且場地又不存在大廳式溶洞時 ， 可直接將樁端置于溶洞頂板之上 ， 不需要進行穩定性驗算 。 確定嵌巖標高的幾個原則 ? 1) 樁位勘探孔未發現洞隙 ， 基巖面起伏不大 ， 巖石堅硬完整 ， 是可靠的樁位 ， 樁端應穿過強風化帶 ， 保證持力面置于完整的基巖上 。 本工程在持力面以上一般存在溶蝕顯著的石牙起伏帶和強風化帶