柱下桩基础承台受冲切承载力计算的比较分析

增大。现场对监测设施的保护仍是保证监测工作的 重要任务。
参考文献
1 2 蒋洪胜 , 刘国彬 . 软土深基坑支撑轴力的时空效应变化规律研究 . 岩土工程学报 , 1998, 20( 6) : 105- 107 肖武权 , 冷伍明 , 律文田 . 某地铁深基坑支护体系内力与变形监测 结果分析 . 工业建筑 , 2004, 34( 9) : 5- 7
2 分析与探讨 1) 从以上比较可见几种规范柱下承台受冲切承 载力从大到小的排列顺序为: [ F l 1 ] > [ F 13 ] > [ F l 2 ] > [ F l4 ] = 15 908kN 即: 美国 ACI - 318 规范安全度最高, 承台规程 和 桩基规范 次之 , 地基规范 安全度最低。 [ F l1 ] 比 [ F l 4 ] 高出近 17 % , 与 地基规范 8 5 17 条文说明 所说的 ACI - 318 规范安全度最低正好相反 , 当不 考虑 ACI - 318 受冲切承载力折减系数 c 时所得结 果与 地基规范 8 5 17 条文说明图 8 5 17 - 1 基本 吻合。 2) 桩直径小、 间距密, 则 冲跨比小 , 冲切系 数 大, 受 冲 切承 载力 也越 大。 如 把上 例中 桩 径改 为 500m m 、 桩间距改为 1 500mm , 则: ao x = 683mm , ox = oy = 0 488, 1 221, [ F l 1 ] = 20 736kN 。
ox
u m f t h0 = 18 043kN
美国 ACI - 318 规范
根据美国 ACI - 318 规范 15 5 3、 15 5 4 条 , 柱 下桩承台冲切临界面见图 3。 当临界面与一个或几 个桩相交时 , 考虑到实际上桩的反力不是集中在一 点 , 而是分布在桩的承压面上的, 因此 A CI 规范对 与直径为 d p 的桩的冲切力做如下规定: 1) 若桩的中 心位于验算截面以外的距离大于或等于 d p / 2( d p 为 桩径) , 则柱下冲切力不扣除这个桩的反力 ; 2) 若桩 的中心位于验算截面以内的距离大于或等于 d p / 2, 则柱下冲切力扣除这个桩的反力 ; 3) 若桩中心位于 上述两者之间的位置 , 则柱下冲切力扣除这个桩的
oy
= a0 / h0 = 0 672
1
冲切系数
= 0 84/ (
1
+ 0 2) = 0 963
( h c + ao x ) ]
hp
f t h0 1 4
冲切锥体计算周长 um = 8308mm 受冲切承载力 [ F l 3 ] [ F l3 ] =
1 h
式中 , 各参数含义见 地基规范 。 圆桩换算为方 桩 ( 取同 地基 规范 圆柱的 换 算) 截面边宽 : bp = 0 866d = 520mm ao x = ao y = 940mm
Abstract: U sing specific ex amples, it is co mpar ed the calculatio n of punch bear ing ca pacity o f piled foundatio n cap below columns by domestic codes to that by the A merican A CI - 318 code, from which some analytic conclusions are pro po sed Keywords: piled foundation isolated cap punch shear
承台的抗冲切承载力在桩基础计算中占有非常重要 的地位。一般来说, 承台分为独立承台、 条形承台、 板式承台 ( 筏板 ) 。各规范对桩 冲切的计算基 本相 同, 本文不再讨论, 下面主要讨论柱下承台的受冲切 承载力。 条形承台一般均按梁进行设计, 均配有足够数 量的箍筋在抗剪承载力满足的情况下不会发生冲切 破坏 , 故条形承台梁不用验算抗冲切承载力; 独立承 台剪切破坏和冲切破坏均有可能发生, 故均需验算 , 国内外规范均有详细的计算公式; 板式承台 ( 筏板 ) 由于其柱下冲切受力模型与独立承台基本相同 , 所 以可采用独立承台的计算公式。 柱下承台的冲切根据冲切临界截面取法的不同 一般分为两种 : 方法 一为 冲切 临界截 面取 在柱 边 0 5h 0 处, 当冲切临界截面与桩相交时 , 根据具体情
ox
为按面积相等原则 , 换算的方形截面边宽 =
0 866 d p 。 可见两 种结果略有差 别, 笔者 认为取 0 8d p 比较实用且安全度略高。 4) 柱下筏板承台又是高层建筑中常见的基础形 式 , 但 地基规范 没有明确柱下筏板承台的受冲切 承载力计算 , 实际设计可按 承台规程 第 4 2 4 条 规定: 对柱下平板式筏型承台, 其冲切破坏锥体的取 法与第 4 2 1 1 款对柱下独立承台的取法相同; 承 台受柱冲切的承载力计算也同独立承台。 5) 从纯受力和计算上讲, ACI 318 关于与冲切 临界面相交的桩反力的考虑更能让人接受 , 但实际 冲切破坏面不可能如 A CI 318 那样, 所以 , 冲切锥体 取柱边或承台变阶处至相应桩顶内边缘连线所构成 的锥体并考虑冲跨比的影响与实际情况更加相符, ACI 318 的冲切临界截面按 柱边 h 0 / 2 从计算简化 上尚可理解 , 但与实际冲切破坏面相差较多。
10 - 89) 取值。 1 3 上海高规 冲切面为柱边至桩内边线, 简图同图 2。 上海高规 式 ( 7 3 4 - 1) Fl 1 h u m f th 0
1
高度 h = 1 500mm , 有效高度 h0 = 1 400m m, 承台混 凝土强度等级 C40, 桩直径 600mm , 单桩净反力设 计值 2 800kN, 见图 1。 1 1 地基规范 冲切面为柱边至桩内边线 , 见图 2, 根据 地基 规范 式( 8 5 17- 1) : Fl 2[ ox ( b c + a o y ) +
况扣除或不扣除相交桩的单桩承载力 , 美国 ACI0 引 言 桩基础是高层建筑中很常见的基础形式 , 318 规范即采用此方法; 方法二为冲切锥体取柱边 或承台变阶处至相应桩顶内边缘连线所构成的锥体 并考虑了冲跨比的影响 , 国内现行规范均采用此方 法。 实际计算中采用不同方法和规范所得到的结果 也有所差别 , 下面分四种情况对不同规范关于柱下 承台的冲切计算进行比较: 1) 建筑地基基础设计规 范 ( GB 50007- 2002) ( 以下简称 地基规 范 ) ; 2) 钢筋混凝土承台设计规程 ( CECS 88: 97) ( 以下简 称 承台规程 ) 和 建筑桩 基技术规范 ( JGJ 9494) ( 以下简称 桩基规范 ) ; 3) 上海市 钢筋混凝土 高层建筑筒体结构设计规程 ( DGJ 08- 31- 2001) ( 以下简称 上海高规 ) ; 4) 美国 ACI- 318 规范。
( 上接第 780 页 ) 根据式( 1 ) ~ 式 ( 3) , 取最小值 V c = 21 211kN 受冲切承载力[ F l 4 ] =
c
基规范 按周长相等原则 , 即换算的方形截面边宽 = d p / 4 = 0 785 d p , 近似取 0 8d p ; 而 地基规范 dp 4
2
V c = 15 908kN
Indust rial Const ruct ion V ol 37, Supplement, 2007
第一作者 : 程
芳
女
1969 年 12 月出生
收稿日期 : 2007- 01- 25
工业建筑
2007 年第 37 卷增刊
779
1 比 较 基本条件 : 1 200mm
1 200mm 方柱, 九桩承台
柱下桩基础承台受冲切承载力计算的比较分析
程
( 北京威斯顿设计有限公司
芳
上海分公司 上海 200210)
朱立刚
( 中国建筑 上海设计研究院 石家庄 050011) 上海 200051)
张朝辉
( 河北建筑设计研究院有限公司 摘
要 : 用具体算例 , 对国内几本规范和美国 A CI - 318 规 范关于柱 下桩基 础承台 受冲切 承载力 的计算 独立承台 冲切承载力
oy
为
柱截面长短边之比, s 为柱类型的 影响系数 ( 中柱 40 、 边柱 30、 角柱 20) 。 f 1,
s c
= 19 1MP a, b0 = 10 4m , d = 1 4m ,
c
=
= 40 Vc = 1 3 Vc = f c b 0 d = 2 1211kN f c b 0d 1 2 f c b 0d ( 2) f c b0 d = 39 134kN 12 ( 3) ( 1)
柱下桩承台冲切临界面
f t h0
根据 A CI - 318 第 11 12 2 条受冲切承载力取 下列三式的小值, 其中 b 0 为冲切临界截面周长, f 为混凝土抗压强度设计值, d 为承台有效高度 ,
c c
根据 承台规程 式( 4 1 2 - 1 ) 及 桩基规范 式( 5 6 6 - 4) , 冲切面为柱边至桩内边线, 简图同 图 2。 圆桩换算为 方桩的截面边 宽为 bp = 0 8d = 480m m ao x = ao y = 960mm ox = o y = ao x / h0 = 0 6857 0x = 0y = 0 72/ ( ox + 0 2 ) = 0 813 受冲切承载力[ F l 2 ] [ Fl 2 ] = 2 [ ox ( b c + ao y ) + = 1 7701kN 780
进行了比较 , 并提出一些分析结论和自己的看法。 关键词 : 桩基础
COMPARISON OF PUNCH BEARING CAPACITY CALCULATION OF PILED FOUNDATION CAP BELOW COLUMNS
Cheng Fang ( Shanghai Branch, Beijing Weston Desig n Co , L td Zhu L igang ( China Shanghai Ar chitect ral Design Research Institute Zhang Zhaohui ( H ebei Building Desig n & Research Inst itute Co , Lt d Shijiazhuang 050011) Shanghai 200051) Shang hai 200210)
图4
地下水位随时间变化曲线
4 结论及建议 监测工作是信息化施工的重要保证 , 监测过程 中出现险情和特殊情况时 , 及时反馈信息, 并采取必 要的措施, 减少了基坑事故发生的可能性。监测工 作取得了大量翔实可靠的数据 , 通过对监测数据的 分析 , 得到了基坑开挖过程中钢支撑与支护结构的 工作特性。
( 1 + 2/ c ) 6
sd + 2) b0
= 31 816kN ( hc + ao x ) ] f t h0 Vc = (
注: 上式中 f t 按 混凝土结构设计规范 ( GBJ
( 下转第Biblioteka Baidu792 页)
化较大。水位局部陡降主要与地下围护结构的止水 效果有关。
1) 支护结构水平位移大小与工况及支撑条件有 关 , 随开挖深度增加而增加 , 及时支撑 能减少位移 量。钢支撑轴力随开挖深度增加而增加 , 其大小变 化与开挖工况、 速度和支撑拆除等有关。 2) 支撑轴力的测量一般采用轴力计或者是应变 计 , 两者各有优缺点。轴力计安装在支撑一端, 外有 钢套保护, 不易损坏 , 但损坏后无法更换 , 造成数据 中断。应变计安装在钢支撑表面 , 安装方便, 但受施 工影响较大易损坏。建议支撑轴力监测尽量采用轴 力计, 并购买一定的应变计备用 , 如轴力计损坏, 尽 快更换应变计, 保证数据完整。 3) 在开挖过程中, 大型机械施工结束后, 应避免 在基坑附近停留, 造成土体位移以及钢支撑轴力的
=
oy
= aox / h0 = 0 672
图1
九桩承台布置
部分反力, 其值按 0 ~ 全部桩反力内插求得。
图2
ox oy
计算简图 1 - 双向剪切 ( 冲切 ) 临界截面 ; 2 - 单向剪力 ( 梁剪力 ) 临界截面 图3
hp
= = 0 84/ ( ox + 0 2) = 0 964 受冲切承载力[ F l 1 ] : [ F l 1 ] = 2 [ o x ( b c + ao y ) + o y ( hc + a ox ) ] = 18 605kN 1 2 承台规程 和 桩基规范