首页 低承台复合桩基承载力计算方法研究

低承台复合桩基承载力计算方法研究

举报
开通vip

低承台复合桩基承载力计算方法研究 第36卷 第 5期 2 0 0 4年 5月 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY V01.36 NO.5 May,2004 低承台复合桩基承载力计算方法研究 金菊顺 ,王幼青 ,肖立凡。 (1.吉林建筑工程学院 土木工程系,吉林 长春 130021,E-mail:lixiwoa@sina.corn.an;2.哈尔滨工业大学 土木工程学院 黑龙江 哈尔滨 150090;3.中国市政工程东北设计研究院,吉林...

低承台复合桩基承载力计算方法研究
第36卷 第 5期 2 0 0 4年 5月 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY V01.36 NO.5 May,2004 低承台复合桩基承载力计算方法研究 金菊顺 ,王幼青 ,肖立凡。 (1.吉林建筑工程学院 土木工程系,吉林 长春 130021,E-mail:lixiwoa@sina.corn.an;2.哈尔滨工业大学 土木工程学院 黑龙江 哈尔滨 150090;3.中国市政工程东北 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院,吉林 长春 1300210) 摘 要:根据竖向荷载作用下单桩承载力计算的经验方法,通过单桩、单承台组合的低承台复合桩基在承台 作用下的承载机理,以弹性理论为基础,提出低承台复合桩基承载力计算式.低承台复合桩基的模型实验、野 外试验、工程实测结果与本文中的计算结果的对比表明,实测值与计算值均较接近.证明本文在考虑承台的 分担荷载作用及承台效应使桩侧摩阻力、桩瑞阻力提高的前提下,而建立的复合桩基承载力计算方法是可行 的.可供工程界应用与参考,且可大大节约工程资金,有显著的经济效益. 关键词:复合桩基承载力;承台效应;桩侧摩阻力;桩端阻力 中国分类号:TU437 文献标识码:A 文章编号:0367—6234(2004)05—0701—04 Methods of calculation in low capping composite pile foundation JIN Ju。shun .WANG You。qing 。XIAO Li。fan (1.Dept.of Civil Engineering,Jilin Architectural and Civil Engineering Institute,Changchun 1~021,China,E—mail:lixiwoa@siva.oN3m.cn; 2.School of Civil E~ ring,Harbin Institute ofTechnology,Harbin 150090,China; 3.China No.east Municipal Engineering Design and Research Institute,Changchtm 1313021,China) Abstract:According to the experiential method of carrying capacity calculation under the function of pile in vertical load,this paper provides a carrying capacity formula of low capping composite pile foundation through the bearing capacity principle of low capping composite pile foundation composing single pile and single pile capping under the function of pile capping.This paper also makes the comparison between the calculating re— suh in the paper and the practical measure of the field test,practical measure of the engineering project and the model test of low capping composite pile foundation.The conclusion shows that they are comparatively close to each other,SO it proves that the calculation form ula of carrying capacity of the composite pile founda— tion,which takes the elements that it can improve the friction resistance of pile and the end—resistance of pile through the partaking of the loading fun(、tion and pile capping function into the consideration,is feasible.It can not only be for the reference of the engineering project.but also save lots of capital of the project and bring the notable benefit of the economy. Key words:bearing capacity capping of composite pile foundation;effect of pile capping;friction resistance of pile;end—resistance of pile 多年的研究和实践证明:低承台复合桩基中, 承台不只是单纯用作桩帽、作联系构件,它可以与 桩共同承担荷载 ,可以把承台看作是直接承担上 收稿 日期 :2002—11—15. 作者简介 :金菊顺 (1955一),女 ,硕士,副教授 部荷载的浅基础 ,同时承台的作用使桩周土的承 载力得以充分发挥 ,使桩侧摩阻力 、桩端阻力均有 提高.所以在计算桩基承载力时 。必须考虑承台的 分担荷载作用及承台效应使桩侧摩阻力 、桩端阻 力提高的因素,以便合理算 出复合桩基承载 力 .本文仅对竖 向荷载作用下,单桩、单承台 维普资讯 http://www.cqvip.com · 702· 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第36卷 组合的复合桩基承载力计算方法进行了分析和研 究. 1 复合桩基承载力计算表达式 1.1 单桩承载力 在竖向荷载作用下,匀质土中的单桩承载力 可表达为 Q =Q +Q。=qpAp+ A。. (1) 式中:Q 为单桩承载力;Q 为桩端阻力;Q。为桩 侧摩阻力;q 为桩端的单位承载力(kPa);A 为 桩身截面面积 (m ); 为桩身单位侧摩阻力 (kPa);A。为桩身侧表面面积(m ). 砂土中 q。 = PoNq≤ ql, = Potan ≤ ; 黏性土中 qp=poNq+CN。≤ q , = C+K Potan ≤C , = 1一 sin . 式中:P。为桩端处有效覆盖压力(kPa);N。为对 覆盖压力的承载力系数,按半经验法确定见图 1; q。为 砂土中单位桩端阻力极限值(kPa);Po为沿 桩身有效覆盖压力平均值(kPa); 为土的有效 摩擦角 (。); 为平均单位侧摩阻力极限值, (kPa); 为桩身的平均静止土压力系数;C为桩 与土之间的内聚力(kPa);N 为粘性土中桩端处 的单位内聚力的承载力系数,取值法同 Ⅳ。;g 为 粘性土中桩端单位阻力极限值(kPa);C 为在桩 的埋置长度范围内不扰动黏土的不排水剪切强度 平均值(kPa). 晕辞 憾 矿. / 矿 勿 , , / ,^ / / / , 厂 , r、、 >/ ’,, , / £二 ,/ / / :: /。 / , 一 / , ,, 一, 7 ,一 —\ l / / (B一桩的宽度;D 一桩入土的临界;D h一桩的入土深度) 图 1 打人桩的承载力系数和临界深度比 1.2 复合桩基承载力 由于低承台复合桩基在竖向荷载作用下,承 台可分担一部分荷载,其承载力为 Q ,且在承台 的作用下,桩侧摩阻力、端阻力均有提高,所以桩 侧摩阻力、端阻力有增量,即:△Q。、△Q ,则复合 桩基承载力可表达为: Q:=Q +△Q。+△Q +Q , 或 Q:=Q:+Q:+Q , Q:=Q。+△Q。, Q =Q +△Q . 式中:Q:为复合桩基承载力;Q:为复合桩基桩侧 摩阻力;Q:为复合桩基桩端阻力. 单桩承载力 Q 由式(1)计算.下面分别讨论 复合桩基中的桩的侧摩阻力增量 △Q。、桩端阻力 增量 △Q。和承台下土的反力 Q 的确定. 1.2.1 桩侧摩阻力增量△Q。的确定 桩身的单位侧摩阻力增量 △ 的大小与桩侧 面的法向应力 有关,还与桩土之间的摩擦角 有关,即 = tan . (2) 式中: ,随桩侧土有效覆盖压力增量 △p (z)的 增大而增大,可由下式计算: = △lp (z). (3) 由于桩基的沉降较小,可认为承台下的土体基本 处于 弹性状 态,桩 侧 土有 效 覆 盖压 力增 量 卸 (z)可近似按布辛耐斯克(Boussinesq)公式 计算 △P (z)=(2p /'rr)· ABZ(A +B +2Z ) (A +Z )( +Z ) + arctan )· (4) 式中:A=I/*,B =b/2,l为承台底面长度 ,b为 承台底面宽度,z为计算点M至承台底面的距离, P 为承台底面的平均压应力(kPa),如图2所示. 令 T 1 I K l 二 rr、 旦 ( :±垒:± 2 (A +Z )( +Z2) arctan 丝 Z、 将式(5)代人式(4)得 + △lp (z)=4 . (6) 式中:应力系数 可按 Z、b、z查有关应力系数表 查得.将式(6)代人式(3),再代人式(2)即可求 得单位侧摩阻力增量 ,桩侧总侧摩阻力增量 △Q。为 AQ。=af.A。. 翌髓 卺f 晕}、, 翌髓 睬罂 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 5期 金菊顺 ,等:低承台复合桩基承载力计算方法研究 图2 桩侧土有效覆盖压力增量 AP (。)的计算 1.2.2 桩端阻力增量 AQ。的确定 承台底面压力 P 在桩端平面处产生有效覆 盖压力增量 却 ,其值可近似为 . p 1 b 卸cz 瓦 一¨ ’ 式中:0为承台底面压力 P 的扩散角 (如图 3所 示).由于 △p。 的作用,产生单位桩端阻力增量 △g。为 Aq p = 卸 2Nq, 桩端总阻力增量 △Q。为 △Q =△q A . P 图 3 桩端平 面覆盖压力增量 △P 的计算 1.2.3 承台下土反力 Q .的确定 由于承台与桩周土相接触 ,承台沉降时受到 土反力 Q 的作用 ,其值为 Q =P (f×b—A ,). (19) 式中:P 在工程中按经验一般可取地基承载力设 计值的一半,即P =0. .此时承台的沉降可使 桩的承载力充分发挥 ,甚至达到极限.在进行载荷 试验时 P 可达到地基的极限荷载. 2 复合桩 基的试验、工程实例与承 载力计算结果比较 2.1 模型试验结果与其计算结果的比较 2.1.1 模型试验 该试验是在哈尔滨建筑大学地基实验室进行 的.试验场地 由粘性土构成 ,试验桩 由硬质塑料管 制成,承台采用砼制作.土的物理力学指标如下: 土的密度 r=19.3 kN/m ,桩与土的粘聚力 C=6 kPa,土的有效 摩擦角 6=12。.液性 指数 , = 0.43,由此查规范得. =295 kPa.模型几何尺寸 为:1 、2 桩径均为 d=32 mm,桩长 h=760 mm, 1 承台 f×b=100 mm×100 mm,2 承台 f×b= 150 mm×150 mm ,l 复合桩基由 l 桩和 l 承台 组合 ,2 复合桩基 由 2 桩和 2 承台组合.承载力 压载试验结果 见表 1、2(表中符号意义同前). 表 1 计算值与实测值的对比 (1 桩与1 复合桩基)kN 表2 计算值与实测值的对比 (2 桩与2 复合桩基)kN 2.1.2 模型试验与计算结果 比较 根椐土的物理力学指标和桩基的几何参数, 利用本文建立的计算表达式计算的单桩及复合桩 基的承载力计算结果与本文摸型试验结果对比结 果见表 1、2. 2.2 野外试验结果与计算结果比较 2.2.1 野外试验 该试验是波兰 J.Palka,JNaborezygk进行的桩 基野外试验 ,是对单桩及单桩与承台构成的复合 桩基进行的承载力试验,用 Wolfsholz桩完成,试 验场地是由垆坶和粉质垆坶等粘性土构成的,其 试验指标如下:土的密度 r:2.1 g/em ,内摩擦角 6=14。~18。(计算中取 16。),粘聚力 C:0.2~ 0.3 kg/cm =20~30 kPa(计算 中取 25 kPa),试 验桩直径 d =400 mm,桩长 h =5 m,厂 =300 kPa,承台面积 f×b=1 m×l ITI,液性指数 , = 0.19,孔隙率 e=0.7. 试验结果表明带有承台的桩基的承载力比在 同样条件下单桩承载力高 30% ~60%,野外试验 结果如图 4所示. 2.2.2 野外试验结果与计算结果比较 根椐 野外试 验结果 ,当极 限沉降取 S..= 维普资讯 http://www.cqvip.com · 704· 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第36卷 0.01 b[ =10 mm时查 得 图 4得 :单桩 承载力 Q =35 t;复合桩基承载力 Q =56 t.试验值与利 用本文的计算方法计算的结果对比如表 3所示. 表 3 计算值与野外试验值的对比 (kN) 2.3 工程实例与计算结果比较 2.3.1 工程实例 波兰的 6幢 12层公寓 采用复合桩基,桩采 用 Frank型桩 ,房屋的地基土层是由粉砂和粉质垆 坶等构成的,其土性指标及桩基尺寸如下:液性指 数 , =0.28~0.33,土的密度 r=2.0 g/cm ,摩擦 角 =14。,粘聚力 C=0.13 kg/cm =13 kPa,在基 础底面以下 8~11 Ill内土质更差一些,其指标为 , =0.42, =12。,粘 聚力 C =0.1 kg/cm =10 kPa,f =290 kPa,桩长 h=14 Ill,d=0.42 Ill,承 台面积Z×b=1.2 Ill×1.2 Ill,此房屋使用了7年没 有发现任何问题,地基沉降是均匀的,通过试压其 承载力要高 30% ~50%,如图5所示. 2.3.2 工程实例与计算结果的比较 根据工程实例实测结果 当极 限沉降取 S.。= 0.01 b =12 mm 时查得工 程实例结果查 图 5 得;单桩承载力 Q =76 t;复合桩基承载力Q’ = 122 t.工程实例与利用本文的计算方法对比如表 4所示. 表4 计算值与工程实例实测值的对比(kN) 3 结 语 1)通过对低承台复合桩基的模型实验 、野外 试验 、工程实测结果与其本文中计算方法的计算 结果对比,表明实测值与计算值均较接近.说明本 文建立的复合桩基承载力计算方法是可行的,可 供工程界应用与参考. 2)以往 不考虑承台效应 ,只把承 台当作柱 帽,联系构件是不合理 、不全面、不符合实际的,而 且是不经济的. 3)所以计算桩基承载力时考虑承台的分担 荷载作用 、及承台的作用使桩侧摩阻力 、桩端阻力 均提高的因素,应该是更科学、更合理 、更符合实 际 ,且可大大节约工程资金 ,会有显著的经效益. I J J 9 10 ⋯ i 1 I ll 一 vh a一荷载 一沉降关系曲线;l一带浅基的桩;2一单独 的桩.b一带 浅基的桩的时间 一沉降曲线 图4 长 5 m直径 40 cm的 Wolfshoiz型桩的试压结果 50 100 0 l0 a一带浅基础的桩;b一不带浅基础的桩 图5 长 14 m直径42 cm的弗兰克型桩的试压结果 参考文献: [1 MEYERHOF G G.桩基础的承载力和沉降[A].地基 与基础译文集(5)[C].北京:中国建筑工业出版社, l982. [2]桩基工作 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 编写委员会.桩基工作手册[M].北 京:中国建筑工业出版社,1995. [3]TOMLINSON M J.Pile Design and Construction prove— tice[M].朱世杰译.北京:人民交通出版社,1984. [4]横山幸满.桩结构物的计算方法和计算实例[M].唐 业清、吴庆荪合译.北京:中国铁道出版社,1984. [5]金菊顺.竖向荷载作用下桩基础承台效应研究 [D]. 哈尔滨:哈尔滨建筑大学,1996. [6]JGJ94—94,建筑桩基技术规范[s]. [7]Naborezyk P J.附带浅埋基础的桩基承载力[A].地 基与基础译文集(3)[C].北京:中国建筑工业出版 社 ,1980. (编辑 刘 彤,杨 波) + 叫 . . 4 6 ,j ... ,Z ._ . 番 挺 维普资讯 http://www.cqvip.com
本文档为【低承台复合桩基承载力计算方法研究】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享,如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服,我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
下载需要: 免费 已有0 人下载
最新资料
资料动态
专题动态
is_978120
暂无简介~
格式:pdf
大小:160KB
软件:PDF阅读器
页数:4
分类:金融/投资/证券
上传时间:2013-03-15
浏览量:57