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桩基础

2010-01-09  381111

高层建筑桩基础若干问题的探讨

周向欣 霍君英

(石家庄经济学院工程学院,河北,石家庄,050031)

摘要:在高层建筑基础施工中,由于上部传来的荷载非常巨大,少则几百吨,多则上万吨,要承担如此巨大的荷载,一般的地基是难以承担的,而对于软弱地基就更不可能了。因此,对地基进行加固处理,以达到设计地基承载力及沉降的要求,就显得非常重要。文章就对地基的加固处理进行研究,通过细致的理论分析,提出合理的施工方案。

关键词:高层建筑;地基加固;分析;方案

 

我国地形地貌复杂,人口众多,人口密集程度不一。在人口过于密集的地区,不得不在承载力不能达到要求的地方建设住宅,兴建厂房,于是就必须对地基进行加固处理。同时,我国现存大量21世纪70-80年代甚至更早时期建成的房屋。目前,这些房屋多已陈旧过时,其中部分还因房屋自身原因和外部自然环境作用,出现了一些影响安全和使用的质量问题。这类房屋的处理涉及社会效益、经济效益、环境效益,关系工农业生产和人民生活的重要问题,这就需要对其进行加固改造。对旧有建筑物采用加固改造的方法,可以节俭经费,与新建建筑相比,加固改造的施工量不大,施工工期短,对生产影响也小,一般情况下不需要长时间停产,必要是也可以调整施工方法,实现不停产施工。建筑物的加固改造有许多优点和优势,特别是生产中的工厂可以用很短时间甚至不用停产就能进行加固,其经济效益和社会效益十分明显。综上所述,随着我国建筑事业的突飞猛进发展,防渗加固技术在土木工程、水利工程的应用将越来越广泛。

1桩基础在地基加固中的作用

   当天然地基不足以满足工程要求而考虑采取地基加固处理措施时,往往会同时采取某种基础工程方案的适宜性,并在对各个方案进行技术经济对比,选择最优的一种。

   在地基加固处理方案中,用振冲法形成的碎石桩(墩),以及采用桩墩支撑基础以取代天然地基的方案是极为常见的现象。所以,基础方案的论证常是地基评价的自然延伸和必然结果。地基与基础两者从结构工程角度来说是可以截然化分的,但从岩土工程角度来说,经常是不可分的。在英语术语中,“地基”与“基础”均用”foundation”一词,也可以说明在实用习惯上两者的一体性。

   桩基础是表明地基与基础一体性最突出的实例。在建筑结构设计中,通常是把“桩”作为基础分离的独立构件,并且必须设置桩承台,以便处理基础与桩身的连接问题,所以,从结构设计角度来看,不论什么形式的桩基(包括石灰桩等)均应属承托基础的物质。但是,从土力学角度来看,桩基又把上部建筑物的荷载全部传递给岩土地基,使地基强度与变形经受着考验。因此,桩基又可看成是基础。在实际工程中,上述两种观点的矛盾就在具体设计中通过桩与土的协同作用、桩基与基础的协同作用,而统一起来了。

2 主要技术要求

  在目前技术条件下,可供选择的方案很多,如打桩(钢板桩、混凝土预置桩、沉管混凝土灌注桩等)、基础换填土、整体式基础等,究竟选择哪种方式,要根据工程地质特征、业主经济能力、设计部门的能力经验、工程所在地区的经验习惯、施工单位能力(施工单位往往对某一专业实力较强)等进行选择。而在诸多方案中预制桩和混凝土灌注桩方案被较多采用。但不论采用何种方案,必须考虑技术与经济的最佳组合,也就是既要讲究技术方案的可靠性,又要力求技术方案的经济合理性。

 

表1 预制桩制作允许偏差

 

桩型

 

项目

 

允许偏差

 

项目

 

允许偏差

 

 

 

 

 

 

 

 

钢筋混凝土

 

实心桩

 

1、  横截面边长

2、  桩顶对角线之差

3、  保护层的厚度

4、  桩身弯曲矢高

5、  桩尖中心线

6、  桩顶平面对桩中心线的倾斜

7、  锚筋预留孔深

8、  浆锚预留孔位置

9、  浆锚预留孔径

10、锚筋孔的垂直度

 

±5

10

 

±5

 

不小于1%桩长且不大于20

     10

<=3

 

 

0~+20

 

5

 

±5

 

<=1%

 

1、  直径

2、  管壁厚度

3、  抽心圆孔中心线对桩中心线

4、  桩尖中心线

5、  下节或上节桩的法兰对中桩中心的倾斜

6、  中节桩两个法兰对桩中心线倾斜之和

 

±5

-5

5

 

 

10

2

 

 

 

3

 

表2 混凝土灌注桩施工允许偏差

 

   序号

 

 

 

       成孔方法

 

桩径偏差

(mm)

 

垂直度允许偏差(mm)

 

桩位允许偏差(mm)

 

单桩、条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础中的边桩

 

条形桩基础沿轴线方向和群桩基础中间桩

 

 

1

 

泥浆护壁冲(钻)孔桩

 

d<=1000mm

 

-0.1d且<=-50

 

1

 

 

d/6且不大于100

 

d/4且不大于150

 

d>1000mm

 

-50

 

100+0.01H

 

150+0.01H

 

2

 

捶击(振动)沉管、振动冲击沉管成孔

 

d<=500mm

 

-20

 

 

1

 

70

 

150

 

d>500mm

 

100

 

150

 

3

 

螺旋钻、机动洛阳铲钻孔扩底

 

-20

 

1

 

70

 

100

 

 

4

 

人工挖孔桩

 

现浇混凝土护壁

 

±50

 

0.5

 

50

 

150

 

长钢套管护壁

 

±20

 

1

 

100

 

200

 

 

 

 

2.1桩的特点和适用条件

 2.1.1 预制桩的特点

(1)       桩的单位面积承载力较高。由于其属挤土桩,桩打入后其周围的涂层被挤密,从而提高地基承载力。

(2)       桩身质量易于保证和检查;适用于水下施工;桩身混凝土的密度大,抗腐蚀性能强;施工功效高。因其打入桩的施工工序较灌注桩简单,工效也高。

(3)       预制桩单价较灌注桩高。预制桩的配筋是根据搬运、吊装和压入桩时的应力设计的,远超过正常工作荷载的要求,用钢量大。接桩事,还需增加相关费用。

(4)       捶击和振动法下沉的预制桩施工时,震动噪音大,影响周围环境,不宜在城市建筑物密集地区使用,一般需改为静压桩机进行施工。

(5)       预制桩是挤土桩,施工时易引起周围地面隆起,有时还会引起已就位邻桩上浮。

(6)       受起吊设备能力的限制,单节桩的长度不宜过长,一般为10余米。长桩需接桩时,接头处形成薄弱环节,如不能确保全桩长的垂直度,则将降低桩的承载能力,甚至还会在打桩时出现断桩。

(7)       不宜穿透较厚的坚硬地层,当坚硬地层下仍存在需穿过的较软弱层时,则需辅以其他施工措施,如采用预钻孔(常用的引孔方法)等

2.1.2 预制桩适用条件

(1)       持力层上覆盖为松软土层,没有坚硬的夹层。

(2)       持力层顶面的土质变化不大,桩长易于控制,减少截桩或多次接桩

(3)       水下桩基工程

大面积打桩工程。由于此桩工序简单,工效高,在桩数较多的前提下,可抵消预制价格较高的缺点,节省基建投资。

   (5)工期比较紧的工程,因已在工厂预制,缩短工期。

桩在现场预制时,应对原材料,钢筋骨架,混凝土的强度进行检验;采用工厂生产的 成品桩时,桩进场后应进行外观及尺寸检查,也可以在现场支模预制。施工中应对桩体垂直度,沉桩情况,桩顶完整状况,接桩质量进行检查。对电焊接桩,重大工程应做%10的焊缝探伤检查,施工结束后,应对桩体质量作检验。

2.2 灌注桩的特点及适用条件

2.2.1灌注桩的特点

(1)       适用于不同土层

(2)       桩长可因地改变,没有接头。目前钻孔灌注桩的直径已达2.0米,有的桩长可达88米,如上世纪80年代修建的济南黄河斜张桥的钻孔灌注桩直径为1.5米,长达82—88米。

(3)       仅承受轴向压力时,只需要装置少量构造钢筋。需配置钢筋笼时按工作荷载进行布置,节约了钢材(相对于预制桩是按吊装,搬运和压桩应力来设计钢筋)

(4)       单桩承载力大(采用大直径钻孔和控孔灌注桩时)

(5)       正常情况下比预制桩经济

(6)       桩身质量不易控制,容易出现断桩,缩颈,露筋和夹泥的现象

(7)       桩身直径较大,孔底沉积物不易清除干净(除人工挖孔灌注桩外),因而单桩承载力变化较大

(8)       一般不易用于水下桩基,容易出现不良现象。但在桥桩(大桥)施工中,有采用钢围堰(大型桥梁)中进行水钻灌注桩施工,如南京长江二桥桩施工时,采用大直径围堰,然后再围堰中进行水钻灌注桩施工工艺,确保桩基施工的质量。

 

2.2.2灌注桩的使用条件

(1)       沉管灌注桩 此类桩的适用条件基本同于预制桩。现已广泛用于南京的多层住宅中,有时采用单打,有时采用复打工艺,主要依据土层的松软程度和单桩承载力来决定。

(2)       水钻孔灌注桩 此类桩除了在碎石土,自重湿陷性土,砾石层中不宜使用,其余土层基本都使用目前,对单桩承载力较大的高层建筑,大跨度工业厂房,大型桥梁等工程中,基本使用了水钻孔灌注桩

(3)       螺旋钻孔灌注桩适用于基本无地下水,且桩长有一定限制,一般不能穿过砾石层,这种桩型属于非挤土型干钻孔桩,不需要泥浆护壁,因此施工周期比水钻孔桩要短,现场无泥浆污染,如南京地铁指挥中心工程,使用这种桩型,还有机动洛阳铲成孔灌注桩,其适用条件基本同螺旋钻孔灌注桩,此桩在中小建筑中使用较广。

(4)       人工控孔灌注桩 此桩适用于地下水较少,对安全的要求较高,如有害气体,易燃气体,孔内气体稀薄等,尤其在有地下水时需边抽边控,因此对漏电保护等也有特殊要求。人工钻孔灌注桩不适用于砂土。碎石土和较厚的淤泥质土层等。

2.3  预制桩灌注桩技术性分析

     从实验表明,无论采用预制桩还是灌注桩都能满足建筑物承载力要求,但是究竟采用预制桩还是采用灌注桩的情况又各有不同

采用预制桩,可以在桩顶做承台,承台顶面再做地下室板,这样地下室板仅考虑承担地下水的压力,所以板厚变薄,配筋减少;同时,还可以把上部结构重量通过框架柱直接传到桩上,这样建筑受力很好;此外,预制桩长度比灌注桩大,桩端承载力更优越,可保证建筑的安全稳固性。

采用灌注桩,从直观上看,有造价低,施工相对容易(一般在-30米内如此)的特性。但是在相同断面及相同桩长的情况下其桩端承载力往往低于预制桩。这是因为在灌了混凝土后拔管过程中挤压力有了一定的释放,相应桩摩擦力减弱,同时,桩端阻力也因挤压力的释放而沉管灌注桩有所递减,这已经在大量的工程实践中得到了证明

2.4预制桩,灌注桩经济性分析

技术上的可靠性只有与经济上的合理性有机结合起来才可谈项目的可行性。从一般的桩基础处理来看(地基较差,但上部建筑重量不是很大的情况下),灌注桩的价格要比预制桩的低,这已经是不争的事实,但对于建筑物上部荷载很大,地基承载力要求很高的桩基础,是选择预制桩还是选择灌注桩要结合各种情况来决定,还要考虑建筑物的传力方式,基体结构类型等因素。同时,预制桩和灌注桩的比较,不仅仅是桩身本身的比较,还要比较因选择不同的桩基形式导致上部基础形状不同所产生的费用差异,因此要综合考虑全其经济性。

3 结束语

经过分析及预算,预制桩或灌注桩的使用,不是简单的说那哪个好哪个不好,而是要必须以尊重科学尊重设计为原则,从工程的特性出发,根据工程地质资料,工程规范大小。工程结构特征,设计及施工状况,业主要求,地方特征等综合分析,力求达到目标利益最大化,真正做到技术与经济的有机结合

   在城市化进程不断加快的过程中,城市建设步伐也不断加快而作为人类生活主主体部分的建筑地位也日益突出,建筑的安全性也日益重要,要求越来越高。本文系统的提供了 对于高层建筑,如何对其基础进行更加安,更加经济的处理,减少施工以后由于基础不稳定而带来巨大损失的解决方法,在高层建筑中,由于层数多,而导致上部荷载较大,承受如此大的荷载需要一些特别的加固方法,以提高它的安全性和实用性。而又改考虑经济,使经济利益与技术效果能实现同步优化。桩基础中的灌注桩和预制桩被大部分建筑所使用,但并不适用于所有的工程,应在施工前进行正确的选择。

参考文献

【1】《地基与地基工程常用数据速查手册》(中国建材工业出版社)

【2】《地基处理》(中国建筑工业出版社)

作者简介  周向欣  21岁,女,河北唐山人,工程学院土木工程专业2005级学生

          霍君英  21岁,女,河北邢台人,工程学院土木工程专业2005级学生

指导老师  刘唐生,男,教授,土木工程教研室主任

8.5  桩基础

  第8.5.1条   本节包括混凝土预制桩和混凝土灌注桩低桩承台基础。

 

  按桩的性状和竖向受力情况可分为摩擦型桩和端承型桩。摩擦型桩的桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受;端承型桩的桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。

 

  第8.5.2条   桩和桩基的构造,应符合下列要求:

  1.摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍;扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍,当扩底直径大于2m时,桩端净距不宜小于1m。在 确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻近桩的影响。

  2.扩底灌注桩的扩底直径,不应大于桩身直径的3倍。

  3.桩底进入持力层的深度,根据地质条件,荷载及施工工艺确定,宜为桩身直径的1-3倍。在确定桩底进入持力层深度时,尚应考虑特殊土,岩溶以及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化,微风化,中风化硬质岩体的最小深度,不宜小于0.5m。

  4.布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。

  5.预制桩的混凝土强度等级不应低于C30;灌注桩不应低于C20;预应力柱不应低于C40。

  6.桩的主筋应经计算确定。打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%,静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%;灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%-0.65%(小直径桩取大值)。

  7.配筋长度:

  1)受水平荷载和弯矩较大的桩,配筋长度应通过计算确定。

  2)桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时,配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土层或液化土层。

  3)坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承柱应通长配筋。

  4)桩径大于600mm的钻孔灌注桩,构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。

  8.桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm。主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径(Ⅰ级钢)的30倍和钢筋直径(Ⅱ级钢和Ⅲ级钢)的35倍。对于大直径灌注桩,当采用一柱一桩时,可设置承台或将桩和柱直接连接。桩和柱的连接可按本规范第8.2.6条高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋,柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。

  9.在承台及地下室周围的回填中,应满足填土密实性的要求。

  第8.5.3条   群桩中单桩桩顶竖向力应按下列公式计算:

 

  1.轴心竖向力作用下

Qk=Fk+Gk/n (8.5.3-1)

  偏心竖向力作用下

Qik=Fk+Gk/n±Mxkyi/∑y2i±Mykxi/∑x2i (8.5.3-2)

  2.水平力作用下

Hik=Hk/n (8.5.3-3)

  式中

  Fk---相应于荷载效应标准组合时,作用于桩基承台顶面的竖向力;

  Gk---桩基承台自重及承台上土自重标准值;

  Qk---相应于荷载效应标准组合轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力;

  n--桩基中的桩数;

  Qik---相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力;

  Mxk,Myk---相应于荷载效应标准组合作用于承台底面通过桩群形心的x、y轴的力矩;

  xi,yi---桩i至桩群形心的y、x轴线的距离;

  Hk---相应于荷载效应标准组合时,作用于承台底面的水平力;

  Hik---相应于荷载效应标准组合时,作用于任一单桩的水平力。

  第8.5.4条   单桩承载力计算应符合下列表达式:

 

  1.轴心竖向力作用下

Qk≤Ra (8.5.4-1)

  偏心竖向力作用下,除满足公式(8.5.4-1)外,尚应满足下列要求:

Qikmax≤1.2Ra (8.5.4-2)

  式中

  Ra---单桩竖向承载力特征值。

  2.水平荷载作用下

Hik≤RHa (8.5.4-3)

  式中

  RHa---单桩水平承载力特征值。

  第8.5.5条   单桩竖向承载力特征值的确定应符合下列规定:

 

  1.单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量,不宜少于总桩数的1%,且不应少于3根。单桩的静载荷试验,应按本规范附录Q进行。

  当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时,对单桩承载力很高的大直径端承型桩,可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值,试验方法应按本规范附录D。

  2.地基基础设计等级为丙级的建筑物,可采用静力触探及标贯试验参数确定Ra值。

  3.初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算:

Ra=qpaAp+up∑qsiali (8.5.5-1)

  式中

  Ra---单桩竖向承载力特征值;

  qpa,qsia---桩端端阻力,桩侧阻力特征值,由当地静载荷试验结果统计分析算得;

  Ap---桩底端横截面面积;

  up---桩身周边长度;

  li---第i层岩土层的厚度。

  当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时,可按下式估算单桩竖向承载力特征值:

Ra=qpaAp (8.5.5-2)

  式中

  qpa---桩端岩石承载力特征值。

  4.嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层,断裂破碎带和洞穴分布;并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。桩端岩石承载力特征值,当桩端无沉渣时,应根据岩石饱和单轴抗压强度标准值按本规范5.2.6条确定,或按本规范附录H用岩基载荷试验确定。

  第8.5.6条   单桩水平承载力特征值取决于桩的材料强度,进行带承台桩的载荷试验,试验宜采用慢速维持荷载法。

 

  第8.5.7条   当作用于桩基上和外力主要为水平力时,应根据使用要求对桩顶变位的限制,对桩基的水平承载力进行验算。当外力作用面的桩距较大时,桩基的水平承载力可视为各单桩的水平承载力的总和。当承台侧面的土未经扰动或回填密实时,应计算土抗力的作用.当水平推力较大时,宜设置斜桩。

 

  第8.5.8条   当桩基承受拔力时,应对桩基进行抗拔验算及桩身抗击裂验算。

 

  第8.5.9条   桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。 计算中应按桩的类型和成桩工艺的不同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以工作条件系数ψc,桩身强度应符合下式要求:

 

  桩轴心受压时

Q≤Apfcψc (8.5.9)

  式中

  f c </SUB>---混凝土轴心抗压强度设计值;按现行<<混凝土结构设计规范>>取值;

  Q--相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;

  Ap---桩身横截面积;

  ψc---工作条件系数,预制桩取0.75,灌注桩取0.6-0.7(水下灌注桩或长桩时用低值)。

  第8.5.10条   对以下建筑物的桩基应进行沉降验算:

 

  1.地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基;

  2.体型复杂,荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基;

   3.摩擦型桩基。

  嵌岩桩,设计等级为丙级的建筑物桩基,对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基,吊车工作级别A5及A5以下的单层工业厂房桩基(桩端下为密实土层),可不进行沉降验算。

  当有可靠地区经验时,对地质条件不复杂,荷载均匀,对沉降无特殊要求的端承型桩基也可不进行沉降验算。

   桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值,并应符合本规范表5.3.4的规定。

  第8.5.11条   计算桩基础沉降时,最终沉降量宜按单向压缩分层总和法计算。地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论,按下列方法计算;

 

  1.实体深基础(桩距不大于6d);

  2.其他方法,包括明德林应力公式方法。

  计算应按本规范附录R进行。

  第8.5.12条   应按有关规范的规定考虑特殊土对桩基的影响。应考虑岩溶等场地的特殊性,并在桩基设计中采取有效措施。抗震设防区的桩基按现行<<建筑抗震设计规范>>GB50011有关规定执行。

 

  软土地区的桩基应考虑桩周土自重固结,蠕变,大面积堆载及施工中挤土对桩基的影响;在深厚软土中不宜采用大片密集有挤土效应的桩基。

  位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。

  对于预制桩,尚应进行运输,吊装和锤击等过程中的强度和抗裂验算。

  第8.5.13条   以控制沉降为目的设置桩基时,应结合地区经验,并满足下列要求:

 

  1.桩身强度应按桩顶荷载设计值验算;

  2.桩,土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定;

  3.桩端进入较好的土层,桩端平面处土层应满足下卧层承载力设计要求;

  4.桩距可采用4d-6d(d为桩身直径)。

  第8.5.14条   桩基设计时,应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同工作。

 

  第8.5.15条   桩基承台的构造,除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的要求外,尚应符合下列要求:

 

  1.承台的宽度不应小于500mm。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长,且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm。对于条形承台梁,桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm.< BR>   2.承台的最小厚度距离不小于300mm.<BR>  3.承台的配筋,对于矩形承台其钢筋应按双向均匀通长布置(图8.5.1a),钢筋直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm,对于三桩承台,钢筋应按三向板带均匀布置,且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内(图8.5.15b)。承台梁的主筋除满足计算要求外,尚应符合现行<<混凝土结构设计规范>>GB50010关于最小配筋率的规定,主筋直径不宜小于12mm,架立筋不宜小于10mm,箍筋直径不宜小于6mm(图8.5.15c);

  4.承台混凝土强度等级不应低于C20,纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm,当有混凝土垫层时,不应小于40mm。

  第8.5.16条   柱下桩基承台的弯矩可按以下简化计算方法确定:

 

  1.多桩矩形承台计算截面取在柱边和承台高度变化处(杯口外侧或台阶边缘,图8.5.16a):

Mx=∑Niyi (8.5.16-1)

My=∑Nixi (8.5.16-2)

  式中

  Mx,My---分别为垂直y轴和x轴方向计算截面处的弯矩设计值;

  xi,yi---垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离;

  Ni---扣除承台和其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时的第i桩竖向力设计值。

  2.三桩承台

  1)等边三桩承台(图8.5.16b):

M=Nmax/3(s-√3c/4) (8.5.16-3)

  式中

  M---由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯矩设计值;

  Nmax---扣除承台和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应其本组合时的最大单桩竖向力设计值;

  s---桩距;

  c---方桩边长,圆柱时c=0.866d(d为圆柱直径)。

  2)等腰三桩承台(图8.5.16c):

M1=Nmax/3(s-0.75c1/√4-a2 (8.5.16-4)

M2=Nmax/3(as-0.75c2/√4-a2 (8.5.16-5)

  式中

  M1,M2---分别为由承台形心到承台两腰和底边的距离范围内板带的弯矩设计值;

  s---长向桩距;

  a---短向桩距与长向桩距之比,当a小于0.5时,应按变截面的二桩承台设计;

  c1,c2---分别为垂直于,平行于承台底边的柱截面边长。

  第8.5.17条   柱下桩基础独立承台受冲切承载力的计算,应符合下列规定:

 

  1.柱对承台的冲切,可按下列公式计算(图8.5.17-1):

Fl≤2[βox(bc+aoy)+βoy(hc+aox)]βhpfth0 (8.5.17-1)

Fl=F-∑Ni (8.5.17-2)

βox=0.84/(λox+0.2) (8.5.17-3)

βoy=0.84/(λoy+0.2) (8.5.17-4)

  式中

  Fl---扣除承台及其上填土自重,作用在冲切破坏锥体上相应于荷载效应基本组合的冲切力设计值,冲切破坏锥体应采用自柱边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线构成的锥体,锥体与承台底面的夹角不小于45°(图8.5.17-1);

  ho---冲切破坏锥体的有效高度;

  βhp---受冲切承载力截面高度影响系数,其值按本规范第8.2.7条的规定取用。

  βox,βoy---冲切系数;

  λox,λoy---冲跨比,λox=aox/h0、λoy=aoy/ho,aox、aoy为柱边或变阶处至桩边的水平距离;当aox(aoy)< 0.2h0时,aox(aoy)= 0.2h0,当aox(aoy)> h0时,aox(aoy)= h0;

  F---柱根部轴力设计值;

  ∑Ni---冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和。

  对中低压缩性土上的承台,当承台与地基土之间没有脱空现象时,可根据地区经验适当减小柱下桩基础独立承台受冲切计算的承台厚度。

 

  2.角桩对承台的冲切,可按下列公式计算:

  1)多桩矩形承台受角桩冲切的承载力应按下式计算(图8.5.17-2):   

 

Nl≤[β1x(c2+a1y/2)+β1y(c1+a1x/2)]βhpfth0 (8.5.17-5)

β1x=(0.56/λ1x+0.2) (8.5.17-6)

β1y=(0.56/λ1y+0.2) (8.5.17-7)

  式中

  Nl---扣除承台和其上填土自重后的角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值;

  β1x,β1y---角柱冲切系数;

  λ1x,λ1y---角桩冲跨比,其值满足0.2-1.0,λ1x=a1x/h0,λ1y=a1y/h0;

  c1,c2---从角桩内边缘至承台外边缘的距离;

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