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文檔簡介
1、<p> 基于應力疊加原理計算大面積堆載條件下的樁側(cè)摩阻力</p><p><b> 章先孟,戚文輝</b></p><p> (浙江省工程勘察院,寧波,315012)</p><p> 摘要:目前,利用有關規(guī)范在計算有大面積堆載條件下的樁側(cè)摩阻力時,過程較為復雜,本文基于通過總結(jié)已有工程經(jīng)驗的基礎上,提出了比較簡化的大面積堆
2、載條件下樁側(cè)摩阻力的計算方法,并通過工程實例對比分析了負摩阻力計算結(jié)果。</p><p> 關鍵詞:樁基;負摩阻力;樁基承載力;計算方法。</p><p> Calculation of pile shaft resistance under the condition of mass heap-loading on stress superposition</p>&l
3、t;p> Zhang xian-meng,Qi wen-hui</p><p> (Engineering Investigation Institute of Zhejiang Province,Ningbo,315012)</p><p> Abstract:According to the relevant code, the process about calculat
4、ion of pile shaft resistance under the condition of mass heap-loading is more complicated. On the base of existent engineering experience, the simplified calculation method of pile shaft resistance under the condition of
5、 mass heap-loading is presented; and the calculation result of negative skin friction is analyzed on different projects.</p><p> Key words:Pile foundation;Negative skin friction;The bearing capacity;Calcula
6、tion method</p><p><b> 0 前言</b></p><p> 為了滿足場地豎向設計要求,原低洼場地地面往往需要回填抬高,住宅小區(qū)特別是高檔別墅區(qū)因景觀設計等需要,往往存在著大面積覆土植綠等現(xiàn)象。場地回填土厚度由幾十厘米至幾米,部分場地甚至達十幾米。</p><p> 地面附加堆載致使地基內(nèi)部的土體應力狀態(tài)發(fā)生改變
7、,同時,建筑基礎將產(chǎn)生因地面堆載引起的附加沉降。為了滿足上部建筑荷載要求及控制基礎沉降量,對于地面堆載達到一定程度的建筑工程,往往選擇采用樁基礎。但樁基方案的選擇特別是大面積堆載條件下的樁側(cè)摩阻力的確定往往困惑著工程勘察、設計單位。</p><p> 雖然有關文獻及規(guī)范就大面積堆載對樁基工程的影響有不同程度的涉及,特別是《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94-2008)提出了大面積堆載條件下的樁側(cè)負摩阻力的經(jīng)驗取值方
8、法。但是,該樁側(cè)負摩阻力的取值方法基本是建立在明確“中性點”后進行的。在基樁“中性點”以上:對于樁周為軟弱土</p><p><b> —————————</b></p><p> 收稿日期:2009-06-15</p><p> 作者簡介:章先孟(1971.11-),男(漢族),浙江慈溪人,工程師。</p><p&g
9、t; 層的摩擦樁,樁周負摩阻力取0,即不考慮樁側(cè)摩阻力,而樁側(cè)為其它非軟弱土層,則按照土層性質(zhì)、堆載大小,根據(jù)有關經(jīng)驗公式計算取值;在基樁“中性點”以下,樁側(cè)摩阻力將不再考慮大面積堆載影響,仍根據(jù)土層性質(zhì)、埋藏深度及樁基類型等進行確定。</p><p> 由于基樁“中性點”是指樁周某一深度處土體在大面積堆載情況下的變形量與基樁沉降量相同的假設點,雖概念較為明確,但在實際工程中,因不同結(jié)構部位的樁基受荷水平、沉
10、降變形不盡相同,同時大面積堆載對不同部位的地基的影響也不盡一致。因此,對于既定的建筑,實際上基樁的中性點并非在同一水平面上,因此不同位置的基樁的樁側(cè)負摩阻力也不盡一致。《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94-2008)所提出的有關樁側(cè)負摩阻力的計算公式及確定方法也是一種概略化的經(jīng)驗方法。誠然,在一定程度上減少了大面積堆載對樁基工程的不良影響,但是,該方法取值過程繁復,在實際應用過程往往產(chǎn)生過之或不及的情況。</p><p&
11、gt; 本文依據(jù)樁側(cè)摩阻力發(fā)揮原理,建立較為簡便的計算公式,來分析確定大面積堆載的樁側(cè)摩阻力。</p><p> 1 樁側(cè)摩阻力的確定</p><p> 歸根到底,樁側(cè)摩阻力是由于基樁與樁側(cè)土體發(fā)生相對位移時,由樁側(cè)土體提供的與基樁位移相對的摩阻力,根據(jù)庫侖強度表達式[1]樁側(cè)土體的側(cè)摩阻力可由以下式⑴進行計算:</p><p> qsik=KoPcztg
12、φ’+Ck ⑴</p><p><b> 式中:</b></p><p> qsik—樁側(cè)土極限摩阻力標準值(kPa)</p><p> Ko—靜止側(cè)壓力系數(shù),由以下經(jīng)驗公式⑵、⑶取值,</p><p> Ko=0.95-sinφ’(軟
13、土) ⑵</p><p> Ko=(1-sinφ’)0.5(超固結(jié)粘性土、砂土、粉土) ⑶</p><p> φ’—有效內(nèi)摩擦角(0),由φ’=0.7(Ck+φk)經(jīng)驗取值</p><p> Pcz—計算點自重壓力(kPa)</p><p> Φk—直剪固快試驗所得
14、的內(nèi)摩擦角峰值(0)</p><p> Ck—直剪固快試驗所得的內(nèi)聚力峰值(kPa)</p><p> 在計算樁側(cè)土層平均側(cè)阻力時,考慮到樁側(cè)阻力的厚度效應,當樁側(cè)厚度h≤3.0m時,Pcz計算至該土層中部;當h≥3.0m,Pcz計算至土層層面以下1.5m。</p><p> 從上公式⑴分析可知,樁側(cè)摩阻力由二部分組成:</p><p>
15、; 其中一部分由自重壓力所轉(zhuǎn)化而成的土體摩阻力提供,作用力方向與自重壓力方向相反;另一部分由土體的內(nèi)聚力提供,其作用力方向也與自重壓力方向相反。</p><p> 對于基樁外側(cè)大面積堆載,在其作用下,樁周土將發(fā)生豎向位移,勢必對樁周產(chǎn)生與自重壓力相同方向的相同樁側(cè)阻力,因此,在大面積堆載作用下的樁側(cè)摩阻力可按下式⑷進行計算:</p><p> qsik=Ko(Pcz-P0)tgφ’&
16、#177;Ck ⑷</p><p> 式中P0—大面積堆載(kPa)</p><p> 當:P0>Pcz時,Ck值取負號</p><p> P0=Pcz時,Ck值為0</p><p> P0<Pcz時,Ck值取正號</p><p> 式中其它符號意義同式⑴</p&g
17、t;<p> 2 工程實例以及應用</p><p> 上海某物流倉庫,2層,框架結(jié)構,建筑平面外包尺寸為84×85m,設計單柱軸力為3000kN,樁基采用300×300預制樁,樁頂入土深度27m,樁長26m,單樁豎向承載力為470kN,單元承臺下布置數(shù)量一般為7根。設計室內(nèi)地坪高出場地原始地面2.4m,設計室內(nèi)地坪采用回填土層的建筑地坪。</p><p&
18、gt; 該工程上部建筑完成于2005年1月,隨后實施室內(nèi)地坪的回填土工作,至回填土完成后的2005年12月,實測樁基最大沉降達110mm,其中2005年12月份一個月內(nèi)沉降達10mm,至2006年3月中間柱沉降速率為0.41mm/天,外墻沉降速率為0.22mm/天,外墻已發(fā)生水平裂縫,一、二層樓梯側(cè)墻部位也發(fā)生水平裂縫,中柱承臺上的二個柱子間的變形縫已發(fā)生了上窄下寬的現(xiàn)象。場地地基土層結(jié)構及性質(zhì)見下表1。</p><
19、;p> 場地地基土層結(jié)構及性質(zhì)表 表1</p><p> 注:地下水位處于地面以下0.5m。</p><p> 根據(jù)表1場地各地基土層性質(zhì)指標,按照本文式⑷及《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94-2008)規(guī)范中的有關公式,計算本場地樁側(cè)土層摩阻力,見表2</p><p> 各土層樁基承載力參數(shù)
20、 表2</p><p> 注:按照樁長L=26m,確定中性點深度:ln=0.5L=13m+1m(送樁)=14m,即處于④a層位。</p><p> 以上資料可知,本工程采用的樁基為樁端處于⑤1-2層土的摩擦樁,樁型為300×300預制方樁,樁端入土深度27m,樁長26m。</p><p> ?、旁诓豢紤]大面積回填土的情況下
21、,單樁豎向極限承載力標準值為1086kN,相應的單樁豎向承載力特征值為543kN;</p><p> ?、圃诳紤]2.4m大面積回填情況下,按照本文式⑷,計算單樁豎向極限承載力標準值為619kN,相應的單樁豎向承載力特征值為345kN;</p><p> ?、窃谏鲜龃竺娣e回填土情況下,按照《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94-2008)規(guī)范計算單樁豎向極限承載力標準值為702kN,相應的單樁豎向
22、承載力特征值為351kN;</p><p> 按上述分析計算可知,本工程在不考慮回填土的情況下,樁基承載力是可以滿足設計要求,而考慮大面積回填土對樁基承載力影響的情況下,按照本文式⑷所計算的樁基承載力值與《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94-2008)所建議的計算值基本一致,同時均不能滿足設計所要求的單樁豎向承載力值。無論設計是否考慮大面積回填土對樁基沉降的影響,建筑物沉降量偏大及由此產(chǎn)生結(jié)構裂縫與設計沒有考慮大面
23、積回填土對樁基承載力影響不無關系。</p><p><b> 3 結(jié)語</b></p><p> ?、女攬龅貎?nèi)存在著大面積堆載時,無論建筑物是否采用樁基礎,均應考慮對基礎工程的不利影響。</p><p> ?、圃诖竺娣e堆載影響深度范圍內(nèi)土層的樁側(cè)摩阻力均應考慮大面積堆載的影響.對于承重樁,與堆載值相當?shù)淖灾貕毫ι疃纫詼\土層,可考慮負摩阻力;
24、而以下至影響深度范圍內(nèi)土層樁側(cè)摩阻力應予以折減。具體可按本文式⑷進行計算確定。</p><p> ?、谴竺娣e堆載(P0)影響深度:根據(jù)參考文獻[4],對于一般土層可按P0=0.2Pcz深度進行確定;而對于軟弱土層,可按P0=0.1Pcz深度進行確定。</p><p> ⑷當有大面積堆載存在時,巖土工程勘察資料中應有部分勘探孔孔深至大面積堆載影響深度。具體可按上述第⑶條進行確定。</
25、p><p><b> 參 考 文 獻</b></p><p> [1]史佩棟.實用樁基工程手冊.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.</p><p> [2]《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94-2008),中國建筑工業(yè)出版社.</p><p> [3]林天健,熊厚金,王利群.樁基礎設計指南.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1
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