基于修正荷载传递法的桩基础沉降计算方法
桩基沉降计算方法的探讨
Ke r s t e l mi a o l a s i l g t t h o ls c t w; o d ta s s i n f n t n me o ;i td U y wo d : h a n t n aw y s e i mae;t e r o e a t i l L a n mis u c o t d l e — i i y f i ya r o i h mi
相 关理 论 的 深入 研 究 具 有 重 要 的 理 论 和 实际 意 义 。
关键词
分层 总合 法 ; 弹性 理 论 法 ; 载 传 递 函 数 法 ; 限单 元 法 : 切 变形 法 荷 有 剪
Pi o n a i n s b i e c o l f u d t u sd n e c mp t t n l e h d d s u so e o u a i a t o ic s i n o m
t n t h i o n  ̄i n s b i e c u n t n u n eT e eo e c ris o e a a y i ot e p l u d t n n e q a t y i f e c .h rf r , a r n t n sst i f n a o u s o o e i l e h l h eo i — d n e c mp t t n l t o , on e u sr a o a l l c n h a , a e te i o tn e r n e p a t a e c o u i a h d p i td o t t s n b e p a e a d t ef w h v h mp r t o y a d t r cil a o me i e l a t h h c  ̄g i c n e t h i o n a o o r l t n t e re o o g s a e 。 n f a e ot e p l f u d t n c re ai o i st r u h r e r h i e i o h h e
修正等代墩基法计算桩基沉降
复合 地基模 式 和等代 实 体深基 础模 式 的主要 区
别 在于 : 外荷 载 Ⅳ 与总抗 剪力 的大 小关 系 。在选
桩 的设 计荷 载 Ⅳ 按 常规计 算 , 荷载 N全部 由 。 外
群桩 承担 , 为桩 间土不 分担 外荷 载 , : 认 则 ,p /, v =Ⅳ l p 式中: 。 n 为桩数 。 2 s 的计算 。 )L ^ () 8
进行计 算说明 , 可供施工 和设 计人员参考利用 。
a )复 合 地基 模 式
1 修 正 等 代 墩 基 计 算 方 法
考 虑桩外 围 总剪应力 影 响的沉 降计算 方法称 为 修 正等 代墩基 法 。观察群 桩 的假想 等代墩 基础 的 图 示, 当桩 很长 、 特别 是 超 长桩 时 , 想 实 体 基础 类 似 假
7 1
当外 荷 载 Ⅳ≤总抗 剪力 时 , 桩 桩 长范 围外 群 的周 围土体和 桩 间土是 一 个 整体 , 荷 载 Ⅳ并 未 破 外 坏 这个 整体 , 群桩 桩 长 范 围外 的周 围土体 同样 具 备 抵抗 外荷 载 的能 力 , 桩基 础 的沉 降 受 到 约束 。 因 使 此 , 种 地基 的沉 降计 算 方 法 就 把 桩 的插 入 视 作 对 这
一
工程有 时计 算的沉 降量差别 较大 , 因此 如何分 析计
算方法 的优 缺点及其适用范 围 , 合理 准确 的应 用到 并 具体 的工程实践 中去十 分重要 。本 文详 细介 绍修 正 等代墩 基法 , 并对 其进 行深 入 的分 析 和评述 , 出该 指 方法 的优缺点及其适应 范围 , 并结合具 体的工 程实例
第3 4卷第 3 期
20 0 8年 9月
湖
南
桩基沉降实用计算方法
第6期
2004 年 3 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
23(6): 1015~1019 March,2004
桩基沉降实用计算方法
赖琼华
(广东省水利水电科学研究院 广州 510610)
摘要
利用桩侧摩阻力的发挥与桩的位移成正比的关系求桩在荷载作用下的摩阻力,桩的沉降由桩身压缩变形和
算方法计算。实际上群桩的基础沉降比较复杂,其
1
引
言
与桩所受荷载、桩长、桩距、桩数量以及桩周和桩 端各层的物理力学性质有关。 《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-94)采用等效作用分层总和法,将 Mindlin 解 与等代实体基础布氏解之间建立关系,用等效作用 分层总和法计算群桩的沉降。这一方法所计算的沉 降 S ′ 值较大, 而桩实际沉降 S = ψψ e S ′ , 因此, ψ (桩 基沉降经验系数 ) 和 ψ e ( 桩基等效沉降系数) 的计算 结果将对桩基的实际沉降影响很大,往往很难取得 准确的ψ ,ψ e ,且计算也比较复杂繁锁。本文在桩
PRACTICAL CALCULATION PROCEDURE OF PILE-FOUNDATION SETTLEMENT
Lai Qionghua
(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Guangzhou 510610 China)
2002 年 4 月 5 日收到初稿,2002 年 6 月 5 日收到修改稿。
作者 赖琼华 简介:男,48 岁,1982 年毕业于武汉水利电力学院农水系,现任教授级高级工程师,主要从事岩土工程、基础工程等方面的试验及研 究工作。
桩基规范沉降经验系数及修正
3桩基沉降经验系数取值的讨论由上文计算结果及以往的工程实践中发现,桩基规范法为桩基沉降计算时下常规的选择,计算结果往往偏大,计算精度不能很好的满足本地区的工程需要。
这主要是由于桩基规范法以便于计算为目的的各种假设,所造成的与实际不符的计算偏差希望通过沉降经验系数来调整。
而94桩基规范规定软土地区以外沉降经验系数取1.0,即对等效的明德林解不作修正。
08桩基规范通过计算深度范围内压缩模量的当量值查表1.2所得,这主要是由于08版中沉降经验系数的取值方法是基于全国范围内(软土地区上海、天津,一般第四纪土等地区北京、沈阳,黄土地区西安)共计150份已建桩基的沉降观测资料,由实测沉降与计算沉降之比与计算深度范围内压缩模量的当量值的关系给出的表1.2。
这使得08规范法的计算结果在全国范围内的适用性得到提高。
而在本地区要得到更为精确的计算结果,则需要本地区的沉降经验系数的经验值。
本章通过收集的一些本地区的沉降观测资料,分析沉降经验系数取值的影响因素,并通过简单的回归分析得到沉降经验系数的建议取值公式。
3.1 沉降经验系数取值影响因素分析包括桩基规范、地基规范及《上海市规范—地基基础设计规范(DBJ08-11-1999)》(以下简称“上海规范”)在内都提出了沉降经验系数的取值方法。
主要的取值参数有桩端入土深度L和计算深度范围内压缩模量当量值E,s 94桩基规范软土地区及上海规范的沉降经验系数取值通过桩端入土深度L确定,08桩基规范的沉降经验系数的取值则是通过计算深度范围内压缩模量当量值Es 确定。
下面通过收集的一些本地区的沉降观测资料讨论在西安黄土地区桩端入土深度L对沉降经验系数ϕ有无影响及通常认为的主要影响因素E对ϕ的影响规s律。
表3.1列出了本地区部分工程由沉降观测最终沉降量及理论计算值反算得的沉降经验系数ϕ、L及E。
s表3.1 ϕ与L、s E对照表通过本地区这几个工程的数据我们可以发现桩端入土深度L与反算得理想E与反算沉降经验系数ϕ之间关系如图3—1,计算深度范围内压缩模量当量值s的理想经验系数之间的关系如图3—2。
桩基沉降量计算
桩基沉降量计算(一)荷载传递法1、荷载传递法的原理荷载传递分析法是指,承受竖向压力的单桩通过桩侧摩阻力和端摩阻力将荷载传递扩散到地基土中,根据桩侧摩阻力和端阻力分布函数求解单桩沉降。
因此,确定荷载传递函数就成为此法的关键步骤,即确定桩侧摩阻力q与桩侧λ移S的函数,称作荷载传递函数。
根据确定的桩侧和桩底荷载的传递函数,得出荷载传递法的函数方程:其中:U——单桩截面周长;Ap、Ep——单桩截面面积和弹性模量;——桩侧摩阻力。
2、分析评价及改进荷载传递法概念清晰,适用范Χ广,计算简单方便,担它不能计算土体由桩侧荷载在桩端平面以下产生的压缩量,因而无法确定由于土体压缩而产生的桩端沉降S1 ,阳吉宝在[文献1]中提出了一种改进方法,按照该方法,即可弥补现有荷载传递法δ考虑桩侧摩阻力对桩端沉降的贡献的不足。
该法计算简单方便,相互之间有可比性,降低了因土体参数选取不同所产生的人为误差。
(二)弹性理论法1、弹性理论法基本原理弹性理论法假设地基土是均匀、连续、各向同性的线弹性半空间体,根据弹性理论方法来研究单桩在竖向荷载作用下桩土之间的作用力与λ移之间的关系,进而得到桩对土,土对桩的共同作用模式。
2、分析评价及改进弹性理论法认为桩身λ移等于毗邻土体λ移,桩--土之间不存在相对λ移。
但大量工程实践表明,单桩在外荷载作用下,由于桩侧摩阻力和桩端摩阻力对半无限空间土体的作用使土体产生了弹性压缩,从而使桩伴随着周Χ土体产生了共同的弹性压缩变形,当荷载达到使桩侧土体处于塑性变形的临界值时,桩端阻力发挥作用并产生桩端刺入沉降。
此时桩-土沿桩长产生相对滑移,又增加一项桩土相对滑移沉降。
所以弹性理论法认为桩-土之间?有滑移,是不符合实际的。
刘绪普在[文献2]中,由弹塑性理论建立了桩端阻力与桩端刺入沉降的关系公式,使单桩P—S曲线的全过程得以完整地描述。
(三)剪切λ移法1、基本原理图1为Cooke(1947)提出的剪切λ移法计算单桩沉降的物理模型,他认为,在工作载荷作用下,桩和桩侧土的λ移相等,桩沉降时周Χ土体亦随之发生剪切变形,剪应力从桩侧表面沿径向向四周扩散到周Χ土体中,剪应力随离开桩侧距离的增大逐渐减小,剪切λ移相对减少,在单桩周Χ形成?斗状λ移分布。
建筑讲座:桩基础沉降的计算
13
桩侧负摩阻力的危害
• 可见,桩侧负摩阻力的发生, 将使桩侧土的部分重力和地面 荷载通过负摩阻力传递给桩, 因此,桩的负摩阻力非但不 能成 为桩承载力的一部分.反而相 当于是施加于桩上的外荷载, 这就必然导致桩的承载力相对 降低、桩基沉降加大。
14
二、负摩阻力的计算
1.单桩负摩阻力的计算
(1)中性点的位置 中性点的位置取决于桩与桩侧土的相对 位移,原则上应根据桩沉降与桩周土沉降相 等的条件确定。 要精确计算中性点的位置是比较困难的, 目前多采用近似的估算方法,工程实 测表明,在可压缩土层 L0 的范围内, 中性点的稳定深度Ln是随桩端持力层 的强度和刚度的增大而增加的,其深 度比 Ln / L0 可按下表的经验取用。
18
(3) 下拉荷载的计算
下拉荷载 Fn为中性点深度 Ln 范围内 负摩阻力的累计值,可按下式计 算:
Fn u p lni ni
i 1
n
19
2 .群桩负摩阻力的计算
对于桩距较小的群桩,群桩所发生的负摩阻力因 群桩效应而降低,即小于相应的单桩值,这种 群桩效应可按等效圆法计算
群桩中任一单桩的下拉荷载:
28
(3)“m”法:假定kx随深度 成正比地增加,即是 kx=mz。我国铁道部门 首先采用这一方法,近 年来也在建筑工程和公 路桥涵的桩基设计中逐 渐推广。
浅谈桩基础沉降计算方法
浅谈桩基础沉降计算方法摘要:桩基础工程应用广泛,对桩基础的沉降计算研究一直是热点问题,本文介绍了常见的几种群桩沉降计算方法,弹性理论法、等代墩基法和等效分层总和法,就几种方法的计算原理和计算步骤做出简要介绍,希望对工程师有所借鉴。
桩基础一般是由桩和承台组成的基础形式,因具有较高的承载力,较好的抗震性能和稳定性,同时能够适应各种地质条件而在工业与民用建筑、桥梁工程、港口工程、船坞工程、边坡工程以及抗震工程中被广泛应用[1]。
1.群桩沉降计算方法桩基础的应用大都是以群桩的形式出现,例如独立建筑物的基础下面的桩以及墩基础等,通常都为群桩。
群桩与单桩的在竖向荷载的作用下的工作性能是有所区别的。
群桩效应在群桩沉降问题上表现得非常突出且相当重要,对于高承台的群桩而言,桩间应力之间的重叠效应改变了桩土之间的受力状态,虽然桩侧摩阻力会随着荷载的增大从桩顶开始逐渐向下发挥,但是群桩的沉降量要比单桩大得多,甚至有些群桩的沉降量是单桩的几十倍,而对于低承台型群桩而言,除了应力重叠的影响之外,承台与地基土之间的相互作用也使得群桩沉降的计算趋于复杂。
群桩沉降的计算方法有很多,根据他们的适用范围,可以归纳为以下几大类:弹性理论法、等代墩基法、等效作用分层总和法、原位测试估算法与经验法以及有限元法等。
1.1弹性理论法群桩沉降弹性理论分析与单桩沉降弹性理论分析的假定是基本相同的,弹性理论简化方法,即叠加法,叠加法[2]、[3]、[4]的主要内容:图1摩擦群桩的工作原理叠加法的计算原理可见图1,与摩擦单桩类似,对于有同样的m根桩的群桩,将每根单桩分成n个单元,每根桩每个单元的土位移方程为:(1-1)同样,桩端土的位移方程为:(1-2)式中:Iij,Iib分别为单元j 上的单位剪应力(τj)时以及桩端单位竖向应力(qb=1)基于每根单桩的荷载为未知量,所以求解上述m(n+1)个方程时还需假定与群桩性状有关的特殊条件。
一般情况下,最简单的两种情况为:(1)各单桩所承担得荷载相等,即为柔性承台桩基。
地基沉降实用计算方法
第三节 地基沉降实用计算方法一、弹性理论法计算沉降(一) 基本假设弹性理论法计算地基沉降是基于布辛奈斯克课题的位移解,因此该法假定地基是均质的、各向同性的、线弹性的半无限体,此外还假定基础整个底面和地基一直保持接触。
布辛奈斯克是研究荷载作用于地表的情形,因此可以近似用来研究荷载作用面埋置深度较浅的情况。
当荷载作用位置埋置深度较大时,则应采用明德林课题的位移解进行弹性理论法沉降计算。
(二) 计算公式建筑物的沉降量,是指地基土压缩变形达固结稳定的最大沉降量,或称地基沉降量。
地基最终沉降量:是指地基土在建筑物荷载作用下,变形完全稳定时基底处的最大竖向位移。
基础沉降按其原因和次序分为:瞬时沉降d S ;主固结沉降c S 和次固结沉降s S 三部分组成。
瞬时沉降:是指加荷后立即发生的沉降,对饱和土地基,土中水尚未排出的条件下,沉降主要由土体测向变形引起;这时土体不发生体积变化。
(初始沉降,不排水沉降)固结沉降:是指超静孔隙水压力逐渐消散,使土体积压缩而引起的渗透固结沉降,也称主固结沉降,它随时间而逐渐增长。
(主固结沉降)次固结沉降:是指超静孔隙水压力基本消散后,主要由土粒表面结合水膜发生蠕变等引起的,它将随时间极其缓慢地沉降。
(徐变沉降)因此:建筑物基础的总沉降量应为上述三部分之和,即s c s s s s s ++=计算地基最终沉降量的目的:(1)在于确定建筑物最大沉降量;(2)沉降差;(3)倾斜以及局部倾斜;(4)判断是否超过容许值,以便为建筑物设计值采取相应的措施提供依据,保证建筑物的安全。
1、 点荷载作用下地表沉降ErQ y x E Q s πνπν)1()1(2222-+-==2、 绝对柔性基础沉降⎰⎰----=Ay x d d p Ey x s 2202)()(),(1),(ηξηξηξπν0)1(2bp s c Ec ων-=3、 绝对刚性基础沉降(1) 中心荷载作用下,地基各点的沉降相等。
桩基础沉降计算计算书
桩基础沉降计算书计算依据:1、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-20122、《建筑地基基础设计规范》GB50007-20113、《建筑桩基技术规范》JGJ94-20084、《建筑施工计算手册》江正荣编著一、基本参数基础剖面图三、沉降计算1、基础底面附加应力计算考虑土的内摩擦角,基底截面计算长度:l= A0+2L×tanφ=4.2+2×1.2×tan(45)°=6.6m考虑土的内摩擦角,基底截面计算长度:b= B0+2L×tanφ=3.4+2×1.2×tan(45)°=5.8mP0=F/A+(γ0-γ)(d+L)=4500/(6.6×5.8)+(18.4-19.66)×(1.1 + 1.2)= 114.657 kN/m32、分层变形量计算z i(m) 基础中心处平均附加应力系数αi相邻基础影响αi总附加应力系数αi总z i×αi总z i×αi总-z i-1×αi-1总土的压缩模量E si(MPa)A iΔs iΣΔs i土的自重应力σc附加应力系数a附加应力σz0.4 4×0.2498 2×3×(0.20.9998 0.3999 0.3999 5.6 0.4 8.188 8.188 52.618 0.249 114.198σz /σc=32.104/182.818=0.176≤ 0.2满足要求。
4、地基最终变形量计算∑A i=6.552,得Es=5.727Mpa距径比:s a/d=(A/n)0.5/b=(L c×B c/n)0.5/b=(4.6×3.8/4)0.5/0.6=3.484长径比:L/b=1.2/0.6=2基础长宽比:L c/B c=4.6/3.8=1.211查《规范》JGJ94-2008附录表E得:C0=0.230941464,C1=1.525562524,C2=3.273900372ψe=C0+(n b-1)/(C1(n b-1)+C2)= 0.230941464+(2-1)/ (1.525562524×(2-1)+3.273900372)=0.439=ψ×ψe×∑△s=0.6×0.439×116.007=30.556mm。
计算地基最终沉降量的方法(一)
计算地基最终沉降量的方法(一)计算地基最终沉降量概述地基沉降是结构工程中一个重要的问题,它直接影响到建筑物的稳定性和使用寿命。
如何准确计算地基最终沉降量是一个困扰工程师和研究者的难题。
本文将介绍几种常用的方法来计算地基最终沉降量。
1. 经验法经验法是一种常用的初步估算地基沉降量的方法。
它根据以往的经验和类似工程的沉降数据来估计。
这种方法的优点是简单易行,但精度较低。
常用的经验法有: - 森林公式 - 施皮尔曼公式 - 考虑粘土地基的金斯塔克公式2. 解析法解析法是一种基于数学模型的计算方法,通过分析土壤的物理力学性质和地基的几何形状来计算沉降量。
常用的解析法包括: - 弹性理论法 - 确定解析法 - 波状表面解析法3. 数值计算法数值计算法是一种基于有限元、有限差分或边界元等数值方法的计算方法,通过离散化地基和土壤模型,利用计算机进行计算。
这种方法能够考虑更多复杂的因素,提高计算精度。
常用的数值计算法有:- 有限元法 - 有限差分法 - 边界元法4. 实测法实测法是一种通过在实际工程中进行现场观测和测量来获取地基沉降数据的方法。
通过利用精密仪器和先进测试技术,可以获取准确的沉降数据。
常用的实测法有: - 响应曲线法 - 水尺测量法 - 拉线标测法结论综合以上几种方法,根据具体的工程需求和条件,可以选择合适的方法来计算地基最终沉降量。
对于复杂的工程,可以结合多种方法进行综合分析,以提高计算的准确性和可靠性。
在实际应用中,还需要结合工程经验和专业知识来进行细化和修正,以确保计算结果能够得到有效的应用。
1. 经验法1.1 森林公式森林公式是一种经验公式,适用于一般的地基基础。
它根据建筑的面积和高度来估计地基最终沉降量。
公式如下:Δs = H * (1 + A * B)其中,Δs为地基最终沉降量,H为建筑物高度,A为建筑物面积,B为基底系数。
1.2 施皮尔曼公式施皮尔曼公式适用于扩展地基和较深地基。
它根据地基的扩展性和深度来估计地基最终沉降量。
桩基沉降计算
桩基沉降计算
桩基沉降计算是指通过一系列的公式和计算方法,预测和计算桩基在
工程使用过程中可能会发生的沉降情况,以此来评估和调整工程设计方案,保证工程的安全性和可靠性。
桩基沉降计算的主要内容包括以下几个方面:
1.岩土工程特性的确定:通过对现场土层的取样和试验,确定土壤的
力学参数和变形特性,如土层的密度、孔隙比、抗剪强度等。
2.桩型和桩径的确定:根据工程要求和土壤特性,确定桩型和桩径,
如钢管桩、钢筋混凝土桩、预制桩等,桩径的大小直接影响了桩基的承载
能力和沉降情况。
3.桩基荷载的计算:根据工程负荷情况和桩基的承载能力,计算出桩
基所受荷载的大小和分布情况,如垂直荷载、水平荷载、弯矩等。
4.岩土工程模型的建立:根据实际的工程情况,建立相应的岩土工程
模型,包括土层属性、桩身属性、荷载特征和工程形态等参数。
5.桩基沉降的计算和分析:根据岩土工程模型和桩基荷载计算出桩基
的沉降情况以及对周围土层的影响,并进行相应的分析和评估。
6.调整工程设计方案:通过以上步骤的计算和分析,合理调整和优化
工程设计方案,保证工程的安全可靠性和经济性。
需要注意的是,桩基沉降计算涉及到很多因素,如岩土工程特性、荷
载特征、桩型和桩径等,因此需要进行全面和准确的计算和分析。
同时在
实际工程中,还需要结合具体的施工过程和维护管理措施,加强对桩基沉
降情况的监测和调整,以确保桩基的安全可靠性。
桩基沉降计算方法的分析及评价
桩基沉降计算方法的分析及评价目前常用的桩基沉降计算方法主要有经验法、解析法和数值模拟法。
下面将对每种方法进行分析和评价。
1.经验法:经验法是根据工程经验和实际项目数据总结出来的一种计算方法。
这种方法简单直观,计算速度快。
然而,它的准确性较差,对于复杂的地质条件和荷载情况,结果可能会有较大误差。
因此,在实际工程中应用经验法时需要结合实际情况进行合理修正。
2.解析法:解析法是通过推导和分析土壤力学原理,建立桩基沉降的数学模型,然后通过求解模型得出沉降结果。
常用的解析法有弹性理论法、弹塑性理论法和强度折减法等。
这种方法在简单地质条件和荷载情况下能够得到较为准确的结果。
但是,对于复杂的地质条件和非线性荷载情况,解析法的应用和计算会较为困难。
3.数值模拟法:数值模拟法是通过将土体和桩体建模,并利用有限元或边界元方法等进行数值计算,得出桩基的应力、位移和沉降等参数。
这种方法能够考虑复杂的地质条件和荷载情况,计算结果相对准确。
但是,数值模拟法的计算复杂度较高,需要借助计算机进行大规模计算和模拟,计算时间较长,且对于参数设定和模型选择等要求较高。
综上所述,每种桩基沉降计算方法都有其适用范围和优缺点。
经验法简单快速,但准确性较差;解析法在简单情况下较为准确,但复杂情况下计算困难;数值模拟法准确性较高,但计算复杂度较高。
在实际工程中,可以根据实际情况综合应用这些方法,利用经验法进行初步估计,再借助解析法或数值模拟法进行更详细的计算和分析。
此外,桩基沉降计算方法的准确性还受到其他因素的影响,例如土体的力学性质、桩基的几何参数、荷载的大小和作用时间等。
因此,在进行桩基沉降计算时,还需要合理选择土层模型、桩身特性和荷载激励等参数,并进行灵敏性分析和不确定性评价,以提高计算结果的可靠性。
总的来说,桩基沉降计算方法是工程实际应用中的重要工具,不同方法各有优劣。
在实际工程中应根据具体情况综合应用这些方法,并结合实际监测数据进行验证和校正,以确保计算结果的准确性和可靠性。
建筑讲座讲义桩基础沉降的计算
建筑讲座讲义桩基础沉降的计算一、引言桩基础是建筑工程中常用的一种基础形式,其作用是将建筑物的荷载传递到地下深处的稳定土层。
在桩基础设计中,沉降是一个重要的考虑因素。
桩基础的沉降计算可以帮助工程师判断基础的稳定性和安全性。
本次讲座将对桩基础沉降的计算方法进行详细介绍。
二、桩基础沉降的原因1.建筑物荷载建筑物的自重和附加荷载都会施加到桩身上,产生沉降。
自重荷载主要包括结构本身的负荷,如墙体、楼板等。
附加荷载包括人员、家具、机械设备等。
2.桩基础本身的沉降桩基础本身的沉降是由桩身的变形引起的。
桩身材料的松动、变形都会导致沉降的发生。
3.地基土的沉降地基土的沉降是因为桩基础在地下深处受到地基土的影响,土体的挤压、挪移等现象会导致地基土的沉降。
三、桩基础沉降的计算方法1.弹性计算方法弹性计算方法是最常用的桩基础沉降计算方法。
其基本原理是桩基础沉降是由荷载引起的桩身变形所致,根据弹性力学原理进行计算。
根据不同的桩身形状和荷载情况,可以选择合适的计算公式进行计算。
2.半经验公式法半经验公式法是通过统计大量实测资料得出的经验公式,适用于一定范围内的桩基础沉降估计。
这些经验公式可以根据工程经验和地质条件进行修正,并结合实际工程情况进行计算。
3.数值模拟方法数值模拟方法是利用计算机模拟地基土与桩基础相互作用的过程,通过有限元法或边界元法进行计算。
这种方法可以模拟不同地基土和桩身形状下的沉降情况,具有较高的准确性和可靠性。
四、桩基础沉降计算的参数1.桩身形状桩身形状是桩基础沉降计算中重要的参数之一、常见的桩身形状有圆形、方形、六边形等,不同形状的桩身受力和沉降特性不同。
2.桩身材料桩身材料的刚度和强度会影响桩基础的沉降情况。
通常情况下,桩身材料的刚度越大,沉降越小。
3.地基土性质地基土的性质直接关系到桩基础的沉降。
土壤的可压缩性、孔隙比、黏聚力等参数会影响沉降的大小。
4.荷载情况荷载情况是计算桩基础沉降的重要依据。
荷载包括建筑本身的荷载以及引起的地震、风荷载等外部荷载。
桩基础沉降计算方法综述
或
一 d s
—
P( z ) d z
—
( 4)
3 I
=
d z
Ap E p
式中 A 、E 为桩 的截面积及弹性模量 。 将式 ( 3 ) 求导, 并 以式 ( 2 )代 入得
d2 s
Co o k e通过试验认为 ,一般当 =n r o >2 0 r o 后,土 的剪 应变 已很小 可 略去不计 。 因此 ,可 将桩 的影响半径 定为
:
一 d r ( 8 )
G s r
荷载 传递法是把桩 划分为多个单 元 ,采用弹簧元件 来模
拟 桩 体 单 元 与 周 边 土 之 间 的联 系 及 荷 载 传 递 关 系 。对 于 桩 端 处 土 与桩 端 的联 系 也采 用 类 似 处 理 , 这 些 弹 簧 元 件 模 拟 了 桩
若土 的剪切模量 G 为常数 ,则 由式 ( 8 )可得桩侧沉降
S 的计 算公 式 为 :
:
侧摩 阻力 r ( 或桩端抗力 )与剪切 位移 S 间的关系。该方法
是由 S e e d ( 1 9 5 7 ) 提 出 的 。可 根 据 桩 上 任 一 单 元 体 的静 力
r : l n ( )
( 2 )
=
0 . 5 时 ,则 E =3 G ,代入式 ( 9 )得桩顶沉降量 S 。 的计算
公式 :
式 中 U为桩截面周长 。桩单元体产 生的弹性 压缩出为 :
d s— P ( z ) c / z
AP Ep
:
( 3 )
其 中
3 老
n ( )
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… )
1 一 为桩 的 入 土 之深 度 。
桩基础沉降计算方法及相关的理论分析
桩基础沉降计算⽅法及相关的理论分析2019-07-18摘要:⽬前,在基础形式中桩基础是主要的⼀种,对桩基础的合理使⽤可以有效的抑制建筑变形或沉降,提⾼建筑性能,保证建筑的正常使⽤。
所以,对桩基础的设计与施⼯⽅法应该系统的学习和掌握。
在桩基础受⼒性状⽅⾯,竖向沉降和竖向承载⼒是两个重要⽅⾯,两者既有区别⼜有联系。
本⽂主要针对桩基础的竖向沉降的计算⽅法进⾏研究,并对相关的理论进⾏分析。
关键词:桩基础;竖向沉降;计算;理论分析在桩基础设计中,竖向沉降及承载⼒设计是重要的内容。
长期以来,为了对桩基础沉降精确的进⾏计算和预测,⼈们也进⾏了⼤量的研究,也取得了较好的研究效果,提出了⼀些计算沉降的⽅法。
但是由于地基⼟的⾮均匀性及桩基础的复杂性因素的影响,对桩基础的沉降理论研究还需要进⼀步的深⼊。
1、桩基沉降计算⽅法1.1群桩沉降计算在实际⼯程中,受桩基沉降研究⽔平的制约,在沉降计算⽅法上常⽤等效墩基法这⼀近似的⽅法进⾏计算,该⽅法将桩基看做是实体基础,不考虑变形,再根据浅基础计算⽅法对桩基的沉降进⾏计算,对沉降值采⽤单向压缩分层总和法进⾏计算,最后通过相关系统对沉降量进⾏修正。
该⽅式在桩距⼩于6倍桩径的群桩基础中⽐较适⽤,计算⽅法也⽐较简单,但是主要的不⾜是⾼估墩基底⾯的应⼒,导致压缩层的深度加⼤,尽管可以⽤沉降修正系数进⾏修正,但是计算的值还是⽐实际要⼤⼀些。
对于群桩基础⽽⾔,沉降涉及因素较多,还没有⼀种计算模式既能反应沉降过程桩与⼟的作⽤,⼜能反应⼟的⾮线性及流变性质。
⽬前对群桩基础沉降进⾏讨论的⽅法主要有:建筑桩基技术规范法和建筑地基基础设计规范法。
(1)建筑桩基技术规范法是在明德林位移公式基础上出现的,是通过均质⼟中的群桩沉降明德林解与均匀荷载下矩形基础沉降的布西涅斯克解的⽐值,对实体基础的基底应⼒进⾏修正,再通过分层总和法对桩端下⼟体的沉降进⾏计算。
这种⽅法在桩距⼩于6倍桩径的群桩基础中⽐较适合。
其特点是:如果实体基础底⾯位于桩端平⾯时,只对位于桩端下⽅的地基⼟的压缩变形进⾏计算,对桩间⼟的沉降不考虑,在对桩端以下地基⼟的附加应⼒进⾏计算时,采⽤布西涅斯克解,承台作⽤与桩端平⾯,并且作⽤的在实体基础的底⾯的附加应⼒也是承台的附加应⼒。
桩基沉降计算范文
桩基沉降计算范文
1.基本原理
桩基沉降计算的基本原理是根据目标地基的物理性质和施工工艺,结
合岩土力学和结构力学的理论知识,通过分析力和位移平衡关系,计算桩
基在施工和使用过程中的沉降情况。
主要考虑的因素包括地基土的物理性质、桩基的几何形状和材料性质、荷载特性、施工工艺等。
2.计算方法
2.1经验公式
最常用的桩基沉降计算公式是饱和土沉降计算公式和非饱和土沉降计
算公式。
饱和土沉降计算公式一般采用森氏公式或布劳威尔公式,非饱和
土沉降计算公式一般采用斯克温公式。
这些公式考虑了土体的压缩特性、
孔隙水压力变化、有效应力变化等因素。
2.2数值计算
数值计算是一种更为精确的计算方法,适用于复杂的工程情况。
一般
可以采用有限元分析软件进行计算,建立桩土模型,利用弹性或弹塑性模
型进行计算。
数值计算通常需要输入更详细的参数信息,如土体的本构关系、孔隙压力变化、荷载的变化等。
3.实际应用
桩基沉降计算在土木工程中有着广泛的应用。
它可以用于确定桩基设
计的合理性,评估桩基在施工和使用过程中的稳定性和安全性。
在一些特
殊的工程中,如高速公路、铁路、大型建筑物等,桩基沉降计算非常重要,可以用于确定地基处理方案、优化施工工艺、设计合理的监测方案等。
4.结论
桩基沉降计算是一项非常重要的工程计算。
它可以帮助工程师评估桩基的稳定性和安全性,指导桩基的设计、施工和使用。
根据工程的具体情况,可以选择经验公式或数值计算方法进行沉降计算。
随着计算机技术的发展,数值计算越来越常用,并且将继续提升桩基沉降计算的准确性和效率。
基于修正荷载传递法的桩基础沉降计算方法
有 悠久 的历 史 。早在 史前 的新 石器 时代 ,人类 就 已 经 成 功地 在 湖泊 和沼 泽 地带 以木 桩 搭 台修 筑 房 屋 。
随着科 技 的发展 以及 实践 水平 的 提高 。桩 基形 式 和
目前 计算 桩 基础 沉 降 的最 常 用方 法 为 荷 载传 递 法 ,
但 由于无法 考 虑土体 的连续性 和 共 同作用 ,计 算结 果 往往 存在 较 大偏差 。本文 引入 半无 限空 间体 内力 传 递计 算 的基德 应力 解 .考 虑 了土体 的连 续性 ,提
材 料都 得到 了不 断完 善 ,并且 在 建筑工 程 、交 通土
建 工程 等土 木工 程领 域被 广泛 地应 用 。桩 基础 是工
程建 设 中广 泛采 用 的一种 基础 形式 ,近年来 随着 高
出了基 于修 正荷 载传 递 法 的桩 基 础沉 降计 算方 法 。
腿A 0 T TN A D 0 . R AD l N l A s R H
基于修正荷载 传递法的 : 桩基础 沉降计算 方法
管 鹤 楼
( 苏 省 镇 江 市 路 桥 工 程 总 公 司 ,江 苏 镇 江 2 2 0 ) 江 10 0
摘 要 :基 于对 传 统 荷 载 传 递 法 的 介 绍 ,通过 引入 基 德 应 力解 对 传 统 荷 载 传 递 法 进 行修 正 ,考虑 土体 的连 续性 和 共 同作 用
Abs r c : On h b ss f n r d c n ta t n l o d r n miso ta t t e a i o i to u i g r dii a l a ta s s in, Ki d sr s s l to i i to o d te s ou i n S n r —
土质路基荷载下地基沉降的修正计算方法
土质路基荷载下地基沉降的修正计算方法陈伟志;蒋关鲁【摘要】地基沉降分析中如何获取准确的应力分布和变形参数的问题尚未很好解决,为了提高土质路基地基沉降计算的精度,提出一种利用压板载荷试验成果求解地基沉降的修正切线模量法.首先,结合考虑路基高宽比b/h影响的地基反力分布和Boussinesq理论,得到了土质路基荷载下的修正附加应力,再根据原状土地基压板载荷试验曲线,建立切线模量与修正附加应力的关系方程,最后,基于分层总和法进行地基的非线性沉降分析.通过两种中等压缩性土地基沉降计算结果表明,修正切线模量法的计算值接近于实测值,可作为以沉降变形为控制目标的高速铁路地基沉降计算的参考方法.%To obtain the stress distribution and deformation parameter with reasonable accuracy is still an issue which has not been resolved in the analysis of settlement of the soil foundation.In order to improve the calculation accuracy of the soil subgrade foundation,a correctional tangent modulus method for calculating settlement of foundations is proposed by using the results of plate loading test.By combining the ground reaction that squares up the impact of the width height ratio (b/h) of the subgrade with the Boussinesq theory,the modified additional stress under the soil subgrade load is obtained.According to the in-situ plate loading curves,the equation of the tangent modulus of undisturbed soil with the correctional additional stress is set up.The nonlinear settlement of the soil foundation can be calculated based on the layer-wise summation method.The results of settlement of two types of medium-compacted soil foundation,which are calculated by correctionaltangent modulus method,are in good agreement with the observations.Therefore,the model can be used as a reference method for the objective of subsidence control of the soil foundation in high-speed railway.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2013(040)004【总页数】7页(P56-62)【关键词】土质路基;沉降计算;载荷试验;修正切线模量;中等压缩性土【作者】陈伟志;蒋关鲁【作者单位】西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;高速铁路线路工程教育部重点试验室,四川成都610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;高速铁路线路工程教育部重点试验室,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TU433土质路基地基沉降计算是高速铁路设计与施工面临主要难题之一。
桩板结构路基沉降计算方法及对既有桩基侧摩阻力的影响
桩板结构路基沉降计算方法及对既有桩基侧摩阻力的影响王业顺;陈晓斌;蔡徳钩【摘要】基于Boussinesq理论推导了桩板结构路基沉降计算解析解,采用佐藤悟双折线模型构建了既有桩基荷载传递函数,分析了荷载传递函数对既有高速铁路桥梁桩基侧摩阻力的影响.以桩板结构路基下穿高速铁路桥梁工程为例,分别采用理论方法和FLAC 3D数值计算得到了桩板结构路基沉降变形规律和既有桥梁桩基侧摩阻力分布特点.将解析解与数值计算结果进行对比,二者接近,说明本文提出的桩板结构路基沉降计算解析解和桩基荷载传递函数可行.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2019(059)002【总页数】4页(P22-25)【关键词】桩板结构路基;路基沉降;桩侧摩阻力;荷载传递函数;高速铁路【作者】王业顺;陈晓斌;蔡徳钩【作者单位】中南大学土木工程学院,湖南长沙 410083;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410083;中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U213.1桩板结构可以提高路基的刚度和承载力,减少路基沉降,降低对既有桩基的影响,因此常常用于下穿既有高速铁路桥梁结构。
有众多学者对桩板结构路基沉降进行了研究。
在路基沉降方面,杨斌[1]研究了桩板结构技术在高速铁路施工中的应用,并现场观测桩板结构路基沉降,取得了较好的施工效果。
沈宇鹏等[2]研究了桩板结构复合地基沉降特征,发现设置褥垫层可以提高桩间土固结度,减小沉降。
荆志东等[3]通过离心试验研究了新型桩板结构路基沉降,发现钢筋混凝土承载板能有效减小路基沉降,使整体沉降更加均匀。
Wang等[4]通过现场测试手段,研究了郑州—西安高速铁路桩板结构路基轨道板应力应变特征。
李传宝等[5]通过物理模型试验研究了采空巷道上桩板结构路基沉降,发现桩基侧摩阻力沿深度减小,整体沉降量较小。
Chen等[6]利用分层计算法和数值模拟法研究了软土地基桩板结构加固效果,发现桩板结构施工可以有效控制路基沉降。
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1引言桩基础,一般是指当利用设置在地基中的桩来加固地基时桩和桩间土联合构成的一种基础,而且主要是竖向增强体基础。
在桩基础中,桩体是竖向增强体,而桩间土体则为基体,桩和桩间土都是桩基础的重要组成部分。
在软土地基中采用桩基础具有悠久的历史。
早在史前的新石器时代,人类就已经成功地在湖泊和沼泽地带以木桩搭台修筑房屋。
随着科技的发展以及实践水平的提高,桩基形式和材料都得到了不断完善,并且在建筑工程、交通土建工程等土木工程领域被广泛地应用。
桩基础是工程建设中广泛采用的一种基础形式,近年来随着高层建筑以及跨江、跨海大桥的兴建,上部结构对桩基础的沉降要求愈加严格。
单桩的沉降计算理论是桩基沉降分析计算的基础。
单桩受到荷载后,其沉降量由下述三部分组成:桩本身的压缩量;由于桩侧摩阻力的向下传递,引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降;由于桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。
目前计算桩基础沉降的最常用方法为荷载传递法,但由于无法考虑土体的连续性和共同作用,计算结果往往存在较大偏差。
本文引入半无限空间体内力传递计算的基德应力解,考虑了土体的连续性,提出了基于修正荷载传递法的桩基础沉降计算方法。
基于修正荷载传递法的桩基础沉降计算方法管鹤楼(江苏省镇江市路桥工程总公司,江苏镇江212000)摘要:基于对传统荷载传递法的介绍,通过引入基德应力解对传统荷载传递法进行修正,考虑土体的连续性和共同作用的情况,提出基于修正荷载传递法的桩基础沉降计算方法。
工程实例表明,采用该方法可以准确地计算桩基础沉降,具有工程指导意义。
关键词:修正荷载传递法;桩基础;沉降中图分类号:U443.15文献标识码:B文章编号:1002-4786(2010)02/03-0105-03DOI:10.3869/j.1002-4786.2010.02/03.051Pile Foundation Settle Calculation Based on Correction LoadTransmission MethodGUAN He-lou(Zhenjiang Road&Bridge Engineering Corporation of Jiangsu Province,Zhenjiang212000,China)Abstract:On the basis of introducing traditional load transmission,Kidd stress solution is intro-duced to amend traditional load transmission.Considering the soil continuity and coaction,the pile foundation settlement calculation based on correction load transmission is put forward.Engineering prac-tices show that the method can calculate the pile foundation settlement correctly,having a certain of engineering guidance significance.Key words:correction load transmission method;pile foundation;settlement105P 2Pt图2桩单元受力分析P (z )P (z )+d P (z )d zk sk bP图1荷载传递法模型示意图2荷载传递法荷载传递法由Reese 于1955年提出,其基本概念是将桩离散成一系列等长的桩段,即弹性单元,每一桩段与土之间的联系用非线性弹簧来模拟,桩端处土体也用非线性弹簧与桩端联系(如图1所示),以模拟桩土之间的荷载传递关系。
这些非线性弹簧的应力-应变关系,即表示桩侧摩阻力τ或桩端阻力σ与位移s 间的关系,被称为传递函数或τ-s 曲线。
一旦获得桩土间的这种关系曲线后,就可以求得在竖向荷载下桩侧摩阻力和桩身轴力分布以及桩身各截面处的位移。
如图1所示,根据桩单元体的静力平衡条件有:d P (z )d z=-U τ(z )(1)式中:P (z )———深度z 处的桩身轴力(kN );τ(z )———深度z 处桩身与桩周介质边界上的剪切应力(kPa );U ———桩身截面周长(m )。
桩单元体产生的弹性压缩为:d s =-P (z )E p A pd z(2)对式(2)求导并将其代入式(1),可得:d 2s d z 2=U E p A pτ(s )(3)式中:s ———桩的位移,是深度z 的函数(m );A p ,E p ———分别为桩的截面积和弹性模量;τ(s )———桩的侧摩阻力(kPa )。
式(3)就是荷载传递法的基本微分方程,求解取决于荷载传递函数τ(s )~s 和σ~s 的形式。
根据求解基本微分方程的途径不同,传递函数可分为两种计算方法:第一种称为解析法,把传递函数假定为某种曲线方程,然后直接求解方程;第二种为位移协调法,采用实测或者通过实验方法得到传递函数,因得到的曲线一般较复杂,难以用简单的数学关系式描述,必须根据平衡条件和位移协调原则,经过反复试算才能求得桩侧摩阻力、轴力和桩顶位移。
因此一般采用解析法求解,根据试验确定桩侧和桩端的传递函数。
3修正荷载传递法传统荷载传递法[2-3]由于假定桩侧任意一点的位移只跟该位置的土体侧摩阻力有关,而与其他点的应力情况无关,也即忽视了土的连续性,因此在理论上具有一定的局限性。
实际上,荷载传递法是以桩体为研究对象,传递函数中的位移是桩身位移,不考虑土体的连续性就不能考虑由于桩侧摩阻力通过土体介质传递而引起的桩端土体压缩。
本文引入半无限空间的基德应力解[4]来考虑桩侧摩阻力在桩端处产生的桩端位移,将传统荷载传递法与基德应力解相结合,提出了修正的荷载传递法。
考虑到土的分层特征,可把桩分为n 段。
令各段分界点的编号为i =0,1,2…n 。
在i =0处即为桩顶,P 0为桩顶荷载,s 0为桩顶沉降;在i=n 处即为桩端,P n 为桩端荷载,s n 为桩端沉降。
计算时从桩端单元开始,计算步骤及分析如下。
Step1:假定一个桩端阻力P n ,考虑土体内部的应力传递,根据基德应力解计算出假定的初始桩端沉降s n 。
Step2:对桩端处的桩单元,即第n 单元进行分析。
先假定第n 段的平均桩身位移为s ,计算第n 单元的侧摩阻力:ΔP =ΔL ×U ×τ(s )(4)式中,τ(s )为桩侧与土之间的荷载位移函数;ΔL 为桩单元的长度;s 一般可先取为桩端位移s b 。
Step3:计算第n 单元的桩身压缩量Δs 及单元顶部位移s n-1。
图2所示的桩单元,顶部轴力为P 1,端部轴力为P 2,顶部位移为s 1,端部位移为s 2,单元长度为ΔL ,桩单元侧面剪应力为τ。
Step4:对于单元内距桩顶z 截面,轴力P=P 1-τUz ;正应力(P 1-τUz )/A ,则微单元的压缩量为:d Δs=(P 1-τUz )d z/EA(5)106土层土类名称厚度(m )含水量W (%)密度ρ(g ·cm 3)孔隙比E液限W L (%)塑限W P (%)内聚力(kPa )摩擦角 (°)侧阻力(kPa )12345678910亚粘土亚粘土亚粘土中细砂亚粘土粘土亚粘土亚粘土粘土粉细砂7.55.512.5312.239.044.411.365.743.74.225.6824.0523.1220.520.9423.0520.520.922.5818.41.921.9922.022.052.012.042.052.032.020.7660.680.6570.6090.6080.6710.60.6030.6450.57734.230.130.829.84530.129.337.219.515.816.717.620.517.213.21721.33194418.629.54726.253243926.232.412.331.4625.4316.424.1534.216.2330.5253530354550606055表1滨州试桩地基土层物理力学指标该截面的位移s z 为:s z =s 2+1EAP 1(ΔL-z )-12τU (ΔL 2-z 222)(6)Step5:积分可得第n 单元的桩身压缩量:Δs=ΔL乙P 1-τUz EA d z=1EAP 1ΔL-12τU ΔL222(7)顶部位移为:s n-1=s n +Δs=s n +1EA P 1ΔL-1τU ΔL 222(8)Step6:重新计算ΔP :ΔP=UΔL 0乙τs 2+1P 1(ΔL-z )-12τU (ΔL 2-z 222)乙乙d z (9)Step7:重复Step3,Step4,直至收敛,即ΔP 和Δs 保持不变,然后计算轴力P n -1和s n -1,得:P n -1=P n+ΔPs n -1=s n+ΔΔs(10)Step8:第n 单元计算结束后,计算第n -1单元。
s n -1作为第n -1单元的起始平均位移,重复Step2~Step5,这样一直计算到桩顶为止。
由此可以得到桩顶荷载P 0和沉降s 0。
Step9:不断调整桩端阻力,重复Step1~Step6,直到计算的桩顶荷载与实际桩顶荷载相等。
4工程实例分析滨州黄河大桥北引桥试桩工程,试桩的直径为100cm ,设计桩长为70m ,混凝土强度为48.9MPa 。
地基土层的物理力学参数如表1所示,并通过《公路桥涵地基与基础设计规范》[5-6]求出的桩侧极限摩阻力,极限端阻力为1737kPa 。
分别根据传统荷载传递法和修正方法计算试桩桩顶的荷载位移曲线,并与现场静载试验相对比,结果如图3所示。
可见,对于滨州试桩工程土层条件,采用修正荷载传递法计算所得荷载位移曲线与静载试验结果相吻合,而采用传统荷载传递法计算所得曲线与静载试验结果存在较大偏差。
上述计算与对比验证了修正荷载传递方法的有效性,说明考虑土体的连续性修正传统荷载传递法可以达到优化计算的目的。
5结论本文从考虑土体的连续性的角度对传统荷载传递法进行修正,通过对桩单元、桩体、土体以及相互作用的分析确定了基于桩基础顶部沉降的位移协调准则,在此基础之上建立了基于修正荷载传递法的沉降计算方法。
该方法通过设定荷载作用下单桩沉降所必须满足的一种准则,寻找到了满足这一准则的唯一解。
通过工程实例分析可知,在选用合理参数的条件下,利用修正荷载传递方法计算的荷载位移曲线与实测数据基本吻合,而传统荷载传递法与试验数据偏差较大,验证了该方法的合理性。