水平荷载作用下群桩计算方法研究
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水平荷载作用下群桩计算方法研究
周洪波,茜平一,杨 波,胡汉兵
(武汉水利电力大学,武汉 430072)
摘要:通过分析研究国内外各种水平荷载下群桩计算方法,在Focht-Koch-Poulos
综合法的基础上,不
考虑群桩基础中后桩对前桩的弹性作用,并结合桩基规范,提出了能够考虑群桩效应和群桩中各桩荷载分担比的改进公式,可供水平力作用下的桩基工程设计时参考。关键词:水平荷载;群桩;荷载分担比
中图分类号:TU 473.1+2
文献标识码:A
Abstr act :Improved formula wh ich can consider both the effect of cluster piles an d the ratio of loading s hare of each pile is propos ed
herein bas ed on Foch t-Koch-Poulos s ynthetic method of cluster piles under horizontal loading.It may be used as referen ce for pile foundation design under th e function of horizon tal for ce.
Key wor ds :horizontal load ing;cluster piles ;r atio of load ing s hare
基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(9549302)
1 前言
国内外已进行的研究表明,水平荷载作用下群桩基础的工作性状和单桩有较大不同,主要表现在群桩中各桩间距小于临界桩距时,群桩中的各桩通过桩间土相互作用而产生群桩效应,使得在相同水平荷载作用下(对单桩而言,水平荷载系指群桩水平荷载与桩数之比)群桩基础的位移大于单桩位移,群桩中的各桩所分担的荷载也各不相同,尤其是荷载作用方向上,前排桩所承担的荷载明显大于后排桩。因而,对水平荷载作用下的群桩基础进行计算分析时,必须认真考虑这两大特点。
笔者在对现有水平荷载群桩计算方法进行分析研究的基础上,结合我国现行桩基规范,提出了一种计算水平荷载群桩的改进方法。
2 水平荷载群桩计算方法概述
目前,计算分析水平荷载作用下群桩基础的方法主要有以下几类:
(1)群桩效率法
所谓群桩效率就是指群桩水平承载力和单桩水平承载力与桩数之积之比。群桩效率法能比较方便地计算群桩水平承载力,但由于此法不能确定一定水平荷载作用下群桩基础的位移,也不能计算群桩中各桩所承担的荷载,对大多以水平位移作为设计控制因素的水平荷载群桩来说,群桩效率法应用还不广泛。
(2)p -y 曲线折减法
众所周知,p -y 曲线法可较好地考虑水平荷载单桩荷载位移的非线性性质,是目前计算水平荷载单桩性状最精确的方法。Brown,D.A [3]考虑到由于群桩效应,后排桩桩前土反力降低,计算时群桩的p -y 曲线在单桩的基础上乘以一折减系数f m 以考虑群桩效应的影响,如图1
。
图1 p -y 曲线折减法
用p -y 曲线折减法可以比较方便地考虑土体的非线性性质和群桩效应,但该法所采用的经验公式依赖于少量模型试验,其通用性尚待验证,而且用p -y 曲线法计算不太方便。
(3)弹性理论法
Poulos [4]假定土体为连续弹性体,利用M indlin 积分解来求解群桩中各桩的相互影响系数,得到如下计算式:
Q k =Q
-6
m
j =1,j ≠k
H j A Q H kj +H
k
(1)
式中,Q k ——第K 桩的位移;Q ——按弹性理论计算所得的单
位水平力作用下单桩的水平位移;H j ,H k ——第J ,K 桩所承担的水平荷载;A Q Hkj ——桩J 对桩K 的影响系数;m ——桩数。
1
2000年第1期
工程勘察 Geotechnica l I nvestiga tion &Surveying
Focht 和Koch [5]将p -y 曲线与弹性理论结合起来,利用p -y 曲线法计算单桩的水平位移来考虑桩土体系荷载位移关系的非线性性质,利用弹性理论考虑群桩中各桩的相互作用,提出了下述公式:
Q k =Q
-6
m
j =1,j ≠k
H j A Q Hkj +RH k (2)
式中,R =y s /Q ,y s 、Q 分别为同一水平荷载作用下用p -y 曲线法与弹性理论法计算所得的单桩水平位移。F ocht-Koch-Poulos 综合法理论性强,因而目前较为流行。
用弹性理论法求解水平荷载群桩,关键在于选择恰当的
土质参数。弹性理论法计算水平荷载群桩,角桩所承担的荷载最大,中心桩所承担的荷载最小,而与荷载作用方向无关,不能正确地反映群桩中各桩的荷载分担比。
(4)有限元法
利用有限元法可以分析各种条件,如桩距、桩长、桩径、桩数、土质、荷载大小等对群桩效应的影响。
3 水平荷载作用下群桩计算方法的改进
前述分析研究表明,Focht-Koch-P oulos 综合法原理简单,选择恰当土质参数计算所得群桩位移与实测值较为吻合,不足之处在于采用p -y 曲线法计算单桩位移比较繁琐,土质参数的选取无明确标准,不能正确反映群桩中各桩的实际荷载分担比,如能加以改进则应用将更加广泛。
笔者认为,F ocht-Koch-Poulos 综合法不能正确反映荷载分担比的原因在于,按弹性理论分析各桩间相互作用时,两桩间相互作用对两桩的影响相同,而与荷载作用方向无关。这就造成了荷载作用方向上的前排桩与后排桩所分担的荷载相同,中排桩所分担的荷载最小的情况。而事实上由于群桩整体位移的挟带作用,引起中、后排桩桩前土反力降低,形成群桩荷载分担比前排桩>中排桩>后排桩的局面。若按弹性理论分析各桩间相互作用时,不计后桩对前桩的影响以反映中、后排桩桩前土反力低于前排桩的情况,则可望正确地反映群桩中各排桩的荷载分担比。
我国建筑桩基技术规范规定,计算水平荷载单桩的位移、转角、桩身弯矩、剪力采用m 法。m 法计算水平荷载单桩性状相对于p -y 曲线法来说比较简单方便,而且计算值和实测值较为吻合,可满足工程实用的要求。
基于上述考虑,笔者提出下述改进公式:
Q k =Q
-6
m
j =1,j ≠k
H j A Q H kj +R H k
=y m +Q
-6
m
j =1,j ≠k
H j A Q H kj
(3)
式中,R 为用m 法计算所得单桩水平位移和用弹性理论计算
所得单桩位移之比;
y m 为用m 法计算所得单桩位移;
m 为荷载作用方向上位于第K 桩所在桩排之前的桩数和K 桩所在桩排的桩数之和。如图2,计算Q 1、Q 2时,m =2;计算Q 3
、Q 4时,m =4;计算Q 5、Q 6时,m =6;其余符号意义同前。
图2 桩位编号
对水平荷载作用下的群桩而言,群桩桩头一般采用承台连接,各单桩位移等于群桩位移,各单桩所分担的水平荷载等于群桩水平荷载,因而有下述两式成立:
y j =y group
(4)6
N
j =1
H j =H G
(5)
式(5)中H G 为群桩所受水平荷载之和,联立(3)、(4)、(5)三式即可求得群桩位移、各单桩所分担的荷载,进而用m 法计算各桩的位移、转角、桩身弯矩、剪力等。
(1)承台嵌固状态的影响
当桩顶为理想嵌固状态时,与桩头自由、铰接相比,其位移值将大大降低。对于单桩来说,采用m 法计算时,桩头自由、铰接时位移值为理想嵌固状态时的2.6倍。但在实际工程中,桩顶与承台的连接由于构造、二次浇筑等原因不可能形成理想嵌固状态,其实际状态介于嵌固与铰接之间,使得实际位移值稍大于理想嵌固时位移值。文献[6]将嵌固与自由约束条件的位移比乘以嵌固度系数0.8,以考虑非理想嵌固状态对群桩承载力的影响。本文计算桩顶嵌固状态时的位移值时,也采用0.8作为嵌固度系数。
(2)土质参数的选取
采用m 法计算单桩位移时,m 值若有实测资料,则按实测资料分析选取;若无实测资料,可按规范选取。用考虑弹性理论各桩间相互作用系数时,土体弹性模量保持与m 值一致,即E s 值随深度线性增大。经对国内外多组群桩实测资料进行分析发现,E s 值可按下述经验公式计算:
E s =N h ?Z =m 0?b 0?
H 0
H
?Z (6)
式中,N h 为土体模量随深度变化比例系数,kN/m 3:Z 为桩
身泥面以下深度;b 0为计算桩径或桩宽;H 0为单桩位移为3mm 时的单桩水平荷载;H 为实际单桩水平荷载;m 0为单桩位移为3mm 时的土体m 值。泊松比M s 可取0.5。
4 计算步骤和实例验证
采用本法的计算步骤如下:
(1)选取恰当的m 0值(或取实测值),反算得H 0值;(2)任取前排桩中角桩(此桩按单桩计)水平荷载H ,按(3)、(4)、(5)式联立计算得群桩位移值y g 和群桩荷载H G ;(3)另取不同的单桩荷载H 值,算得相应的群桩位移值y g 和群桩荷载H G ;
(4)作出群桩位移y g 和群桩荷载H G 的关系曲线图;
(下转第71页)
2 工程勘察 Geotechnical I nv estigation &Sur veying
2000年第1期
处,有较强的反射信号。经进一步的分析,利用仪器上固化的解析程序,可确定该处约有一段长度约为1.50m 的部段砂浆
锚固效果不好。
图4 部分锚固类型锚杆实测波形
5 结 语
反射法检测锚杆能比较准确的测定锚杆的实际锚固长度,因而它有利于加强对锚杆的施工管理,保证工程质量;它跟拉拔试验配合使用,能够确定锚杆各段的锚固力值大小,因而对锚杆的设计有一定的指导意义。可以相信,随着这种检测方法的推广应用,将对锚杆技术的发展产生积极的推动作用。
参
考
文
献
[1] 陈仲颐,叶书麟主编.基础工程学.北京:中国建筑工业出版
社,1991.480～483.
(上接第2页)
(5)对应群桩所承担的荷载查得相应的群桩位移值或对应群桩控制位移求得群桩所能承受的荷载。
Schmidt [7]
曾在均质中密砂土进行三组群桩原型试验。
试桩C 2/2桩长L =8.5m,桩径D =1.2m ,桩距为2D ,系桩头自由的双桩群桩。其后桩实测荷载与按本文法计算所得后桩荷载值见表1。
均质中密砂土中群桩各桩实测荷载与计算荷载对比表1
位移(m m) 0.46 1.55 3.17 5.17 6.68前桩荷载H
1(k N )
58154271408510后桩实测值H 21(kN )52120187249307后桩计算值H 22(kN )
49
122192254290(H 22-H 21)/H 21(%)- 5.8
1.7
2.7
2.0
- 5.5
5 结论
(1)F ocht -Koch -P oulos 综合法不能正确反映群桩中各排桩的荷载分担比,采用本文提出的改进方法能够比较方便地大致估计群桩中各桩所分担的荷载。
(2)采用本文提出的经验公式计算土质参数比较简单,但其可靠性尚待进一步验证。
(3)本法适用于水平位移较小群桩基础,对于水平位移较
大的群桩基础,采用本法时应适当调整土质参数。
参
考
文
献
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北京:中国铁道出版社,1984.
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[3] Brown D A,Morris on C,Reese L https://www.360docs.net/doc/213387846.html,teral beh avior of a pile
g roup in sand .J ou rnal of Geotech .Engr g .,ASCE ,114(11),1988:1261～1276
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[5] Foch t J A ,and Koch K J .Rational analys is of the lateral
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《铁道建筑技术》2000年征订启事
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2000年第1期
工程勘察 Geotechnica l I nvestiga tion &Surveying
桩基础作业(承载力计算)-附答案
1．某灌注桩，桩径0.8d m =，桩长20l m =。从桩顶往下土层分布为： 0~2m 填土，30sik a q kP =；2~12m 淤泥，15sik a q kP =；12~14m 黏土，50sik a q kP =；14m 以下为密实粗砂层，80sik a q kP =，2600pk a q kP =，该层厚度大，桩未穿透。试计算单桩竖向极限承载力标准值。 【解】 uk sk pk sik i pk p Q Q Q u q l q A =+=+∑ ()20.8302151050280426000.84 1583.41306.92890.3uk sk pk Q Q Q kN π π=+=???+?+?+?+??=+= 2．某钻孔灌注桩，桩径 1.0d m =，扩底直径 1.4D m =，扩底高度1.0m ，桩长 12.5l m =，桩端入中砂层持力层0.8m 。土层分布： 0~6m 黏土，40sik a q kP =；6~10.7m 粉土，44sik a q kP =； 10.7m 以下为中砂层，55sik a q kP =，1500pk a q kP =。试计算单桩竖向极限承载力标准值。 【解】 1.00.8d m m =>，属大直径桩。 大直径桩单桩极限承载力标准值的计算公式为： p pk p i sik si pk sk uk A q l q u Q Q Q ψψ+=+=∑ （扩底桩斜面及变截面以上d 2长度范围不计侧阻力） 大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数为： 桩侧黏性土和粉土：() 1/5 1/5(0.8/)0.81.00.956si d ψ=== 桩侧砂土和碎石类土：()1/3 1/3(0.8/)0.81.00.928si d ψ=== 桩底为砂土：() 1/3 1/3(0.8/)0.81.40.830p D ψ=== ()2 1.00.9564060.956440.831500 1.410581505253.3564 uk Q kN ππ =????+??+???=+= 3．某工程采用泥浆护壁钻孔灌注桩，桩径1.2m ，桩端进入中等风化岩1.0m ，中等风化岩岩体较完整，饱和单轴抗压强度标准值为41.5a MP ，桩顶以下土层参数
8.7 群桩的承载力
七、群桩的承载力 1.群桩的共作原理 (1)群桩基础定义: 桩数不只一根的桩基称为群桩基础，群桩中的每根桩称为基桩。 (2)对列情况的桩基竖向抗压承载力为各单桩竖向抗压承载力之总和。 端承桩一一持力层坚硬上部荷载通过桩身直接传到桩端处土层上，而桩端处承压面积很小，各桩端的压力彼此互不影响，故群桩中各桩的共作和单桩工作一样；同时，由于桩的变形很小，桩间土基本不承载，单桩竖向承载力为各单桩之和；群桩的降量也与单桩基本相同。 ●桩数少于9根(s>6根)的摩擦桩基一桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多，这时群桩中各桩的工作情况仍和单桩土作一样。 ●条形基础下桩不超过两排者。 2.桩的平面布置 (1)布置的原则 宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载的合力作用点相重合，使各桩受力均匀，在纵横交接处宜布桩，避免布置在墙体洞口下。 (2)要求 独立桩基的桩：对称布置：如三桩承台、四桩承台、六桩承台等。 柱下条基及墙下条基：桩可采用一排或多排布置。 整片基础下的桩：采用行列式或交叉式布置。 预制桩:s>3d(d为桩径) 灌注桩:s>4d 扩底灌注桩:s> 1.5d' （d'为扩底直径)。 (3)桩底进入持力层的深度宜为桩身直径的1～3倍。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的末风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m (4)混凝土强度等级＞C30(预制桩)；＞C20(灌注桩)；＞C40(预应力桩)。 (5)桩的主筋应经计算确定。最小配筋率＞0.8%(打入式预制桩)；＞0.6%(静压式预制桩)；＞0.2%～0.65%(灌注桩); (6)配筋长度：
①受水平荷载和弯矩较大的桩，计算确定。 ②桩径大于600 mm的灌注桩，构造钢筋的长度不小于桩长的2/3 。 (7)桩顶嵌入承台的长度不小于50mm。主筋伸入承台内的锚固长度不小于钢筋直径的30倍（I级钢)和35倍（II级钢III级钢)。 3.群桩中单桩桩顶坚向力 (1)轴心受压 n——桩数 ——桩基承台自重和承台上的土自重标准值(KN) (2)偏心受压 单桩承受的外力为: 一一单桩坚向承载力特征值。 4.桩基软弱卜卧层验算 当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层承载力验算。 桩数＞9根 （1）对于的群桩基础，用下列公式验算下卧层承载力 一一软弱下卧层经深度修正的地基极限承载力标准值； 一一地基承载力分项系数。取1.6。 (2)单桩软弱下卧层承载力验算
最全面的桩基计算总结
最全面的桩基计算总结 桩基础计算 一.桩基竖向承载力《建筑桩基技术规范》 5.2.2 单桩竖向承载力特征值Ra应按下式确定： Ra=Quk/K 式中 Quk——单桩竖向极限承载力标准值； K——安全系数，取K＝2。 5.2.3对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值应取单桩竖向承载力特征值。5.2.4对于符合下列条件之一的摩擦型桩基，宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值： 1 上部结构整体刚度较好、体型简单的建（构）筑物； 2 对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物； 3 按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区； 4 软土地基的减沉复合疏桩基础。 当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土时，沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时，不考虑承台效应，取η=0。
单桩竖向承载力标准值的确定： 方法一：原位测试 1.单桥探头静力触探（仅能测量探头的端阻力，再换算成探头的侧阻力）计算公式见《建筑桩基技术规范》5.3.3 2.双桥探头静力触探（能测量探头的端阻力和侧阻力）计算公式见《建筑桩基技术规 范》5.3.4 方法二：经验参数法 1.根据土的物理指标与承载力参数之间的关系确定单桩承载力标准值《建筑桩基技术规范》5.3.5 2.当确定大直径桩(d>800mm）时，应考虑侧阻、端阻效应系数，参见5. 3.6 钢桩承载力标准值的确定： 1.侧阻、端阻同混凝土桩阻力，需考虑桩端土塞效应系数；参见5.3.7 混凝土空心桩承载力标准值的确定： 1.侧阻、端阻同混凝土桩阻力，需考虑桩端土塞效应系数；参见5.3.8 嵌岩桩桩承载力标准值的确定： 1.桩端置于完整、较完整基岩的嵌岩桩单桩竖向极限承载力，由桩周土总极限侧阻力和嵌岩段总极限阻力组成。 后注浆灌注桩承载力标准值的确定： 1.承载力由后注浆非竖向增强段的总极限侧阻力标准值、后注浆竖向增强段的总极限侧阻力标准值，后注浆总极限端阻力标准值； 特殊条件下的考虑 液化效应： 对于桩身周围有液化土层的低承台桩基，当承台底面上下分别有厚度不小于1.5m、1.0m 的非液化土或非软弱土层时，可将液化土层极限侧阻力乘以土层液化折减系数计算单桩
桩基承载力计算公式(老规范)
一、嵌岩桩单桩轴向受压容许承载力计算公式 采用嵌岩的钻（挖）孔桩基础，基础入持力层1～3倍桩径，但不宜小于1.00m，其单桩轴向受压容许承载力[P]建议按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85第4.3.4条推荐的公式计算。 公式为：[P]=(c1A+c2Uh)Ra 公式中，[P]—单桩轴向受压容许承载力(KN)； Ra—天然湿度的岩石单轴极限抗压强度(KPa)，按表4.2 查取，粉砂质泥岩：Ra =14460KPa；砂岩：Ra =21200KPa h—桩嵌入持力层深度(m)； U—桩嵌入持力层的横截面周长(m)； A—桩底横截面面积(m2)； c1、c2—根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的系数。挖孔桩取c1=0.5，c2=0.04；钻孔桩取c1=0.4，c2=0.03。 二、钻（挖）孔桩单桩轴向受压容许承载力计算公式 采用钻（挖）孔桩基础，其单桩轴向受压容许承载力[P]建议按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85第4.3.2条推荐的公式计算。 公式为：[]()R p A Ul Pσ τ+ = 2 1 公式中，[P] —单桩轴向受压容许承载力(KN)； U —桩的周长(m)； l—桩在局部冲刷线以下的有效长度(m)； A —桩底横截面面积(m2)，用设计直径(取1.2m)计算；
p τ— 桩壁土的平均极限摩阻力(kPa)，可按下式计算： ∑==n i i i p l l 11ττ n — 土层的层数； i l — 承台底面或局部冲刷线以下个土层的厚度(m)； i τ— 与i l 对应各土层与桩壁的极限摩阻力(kPa)，按表 3.1查取； R σ— 桩尖处土的极限承载力(kPa)，可按下式计算： {[]()}322200-+=h k m R γσλσ []0σ— 桩尖处土的容许承载力(kPa)，按表3.1查取； h — 桩尖的埋置深度(m)； 2k — 地面土容许承载力随深度的修正系数，据规范表 2.1.4取为0.0； 2γ— 桩尖以上土的容重(kN/m 3)； λ— 修正系数，据规范表4.3.2-2，取为0.65； 0m — 清底系数，据规范表4.3.2-3，钻孔灌注桩取为 0.80，人工挖孔桩取为1.00。
群桩基础某单桩承载力计算
1.大桥7#承台6a-0桩基桩顶荷载计算： 大桥桥梁跨径组成为5×40+（65+120+65）+3×40连续刚构、预应力混凝土结构连续T梁，桥梁全长579 m。主桥上部采用三向预应力混凝土连续刚构，主墩采用2.2 m×6.5 m×45.459 m双薄壁墩，基础采用人工挖孔灌注桩基础；荷载为纵向控制设计，作用于混凝土承台顶面中心的荷载如下： 图1.大桥桩断面示意图（除标高以m计外，其余以cm计）
承台自重：N =w ·l ·h ·γ N =16.5×22.75×4.5×25 =42229.7 kN 双薄壁墩自重：N =w ·l ·h ·γ N =（2.2×6.5×45.46×4+5.6×1.5×6.5×2+0.3×0.5/2×6.5×8）×25 =67835 kN w —宽度（m ）； l —长度（m ）； h —高度（m ）； γ—钢筋混凝土重度（kN/m 3）。 梁（中跨一半+0#块）自重：14 0/2i i N N N ==+∑0 N=（52.3/2+105+106.1+108.3+111.2+117.3+124.3+130+121.8+ 130.2+136.7+143.6+151.1+159+167.5+1097.9）×10 =29361.5 kN 梁（边跨）自重：15 0i i N N ==∑ N =（166.3+52.3+105+106.1+108.3+111.2+117.3+124.3+130+ 121.8+130.2+135.9+143.6+151.1+159+167.5）×10 =20299 kN N i —第i 块梁自重（kN ）。 由于边跨自重对于主墩属非对称传递荷载，固对其取梁高加权自重： N =7.2/（3+7.2）×20299=14328.7 kN 2.计算 （1）桩的计算宽度b 1 b 1=K f ·K 0·K ·d d —与外力H 作用方向相垂直平面上桩的直径； K f —形状换算系数，即在受力方向将各种不同截面形状的桩宽度，乘以K f 换算为相当于矩形截面宽度； K 0—受力换算系数，既考虑到实际上桩侧土在承受水平荷载时为空间受力
横向承载群桩性状及承载力研究
第18卷 第6期岩 土 工 程 学 报 Vol.18 No.6 1996年 11月 Chinese Journal of G eotechnical Engineering Nov., 1996 到稿日期:1995-03-23. 横向承载群桩性状及承载力研究 谢 耀 峰 (南京交通高等专科学校,210018) 文 摘 本文在调查研究和模型试验的基础上,对群桩的工作性状与破坏机理、单桩与群桩的应力应变关系进行分析研究。提出了群桩承载力分配不均匀的效率系数公式和把排桩中“后桩”修正为单桩计算的土反力折减系数公式,并得到工程实例的验证。关键词 多循环,加载方式,承载力效率系数,土反力折减系数。 1 前 言 随着港口建设事业的发展,外海开敞式码头和海上采油平台的不断兴建,水平荷载成为其控制荷载。过去一般通过设置叉桩或半叉桩来承受水平荷载。工程实践表明,打斜桩的施工费用比打直桩的要高出20%～22%,且桩的抗弯性能也得不到充分发挥。目前,国内外对横向承载桩 群的研究资料甚少,而工程建设的需要使得对横向承载桩工作性状的研究日趋迫切。由于群桩的原型试验不仅比单桩困难很多,而且所需费用非常高。为了研究在单向循环荷载作用下,横向承载桩(群)工作性状、破坏机理、群桩效应、水平力在各桩中的分配规律、桩的P -Y 曲线等,结合修订《高桩码头》规范,我们进行了模拟试验,在此基础上进行了分析研究。试验条件:模型桩为直径60mm ,壁厚317mm ,长3m (其中入土深度211m )的铝合金管,弹性模量为7MPa ,模型土为中细砂,比重2618kN/m 3,重度18kN/m 3,内摩擦角36°,含水量5%,砂土处于中密偏松状态。加载方式:侧向常规循环加载(每级荷载循环5次),侧向多次循环加载(每级荷载循环50次)。 2 工作性状 211 受荷方式的影响 在实际工程中,桩的受力常常是多种多样的。一般说来,桩在承受横向荷载的同时,也承受垂直荷载。垂直荷载对桩顶横向承载力的影响,主要取决于横向荷载下桩的破坏机理。对于桩身强度较高的钢管桩、预应力钢筋混凝土桩而言,由于这类桩在横向荷载作用下的承载能力往往是由桩的水平位移来控制,因而垂直荷载对这类桩的影响一般可以忽略。而对于桩的横向承载力以桩身强度进行控制的低标号桩,如配筋率较低的灌注桩,垂直荷载的影响比较明显。此时桩由纯弯状态变为压弯状态。垂直压载产生的压应力可以抵消很大一部分桩身受弯的拉应力,从而使横向承载力得以提高,对于低桩台,一般可以提高20%～40%左右。212 循环方式的影响 桩受循环荷载后,使桩周土体松动,土抗力降低,承载能力降低,浅层土体降低较多,深层土 9 3
基础工程计算题
1、已知某砖混结构底层承重墙厚240mm ，基础顶面中心荷载的标准组合值F k =185kN/m 。地基地表为耕植土，厚0.8m,γ=16.8kN/m3；第二层为粘性土，厚2.0m ，fak=150kPa ，饱和重度γsat=16.8kN/m3，孔隙比e=0.85；第三层为淤泥质土，fak=80kPa ，饱和重度γsat=16.2kN/m3，厚1.5m 。粘性土至淤泥质土的应力扩散角θ=300，地下水位在地表下0.8m 出。要求确定基础埋深（4分）；确定基底宽度（4分）；验算软弱下卧层承载力是否满足要求（4分）。（注：宽度修正系数取0，深度修正系数取1.0）(B) 2、某预制桩截面尺寸为450×450mm ，桩长16m （从地面算起），依次穿越：①厚度h 1=4m 的粘土层，q s1k =55kPa ；②厚度h 2=5m 的粉土层，q s2k =56kPa ；③厚度h 3=4m 的粉细砂层，q s3k =57kPa ；④中砂层，很厚，q s4k =85kPa ，q pk =6300kPa 。K=2.0，试确定该预制桩的竖向承载力特征值。(C) 3、已知某砖混结构底层承重墙厚370mm ，基础顶面中心荷载的标准组合值Fk=115kN/m 。深度修正后的地基承载力特征值fa=120kPa,基础埋深为1.2m ，采用毛石基础，M5砂浆砌筑。试设计该基础。（注：毛石基础台阶高宽比允许值为1：1.25，每台阶宽不大于200mm ）。 4、如图所示某条形基础埋深1m 、宽度1.2m ，地基条件：粉土3 119/kN m γ=，厚 度1m ；淤泥质土：3 218/kN m γ=，%65=w ，kPa f ak 60=，厚度为10m 。上部结 构传来荷载Fk=120kN/m ，已知砂垫层应力扩散角0 .1,035===d b ηηθ， 。求砂垫层厚度z 与宽度b 。（A ）
单桩竖向极限承载力和抗拔承载力计算书
塔吊基础计算书 一、计算参数如下： 非工作状态工作状态 基础所受的水平力H：66.2KN 22.5KN 基础所受的竖向力P：434KN 513KN 基础所受的倾覆力矩M：1683KN.m 1211KN.m 基础所受的扭矩Mk：0 67KN.m 取塔吊基础的最大荷载进行计算,即 F =513KN M =1683KN.m 二、钻孔灌注桩单桩承受荷载： 根据公式: （注：n为桩根数,a为塔身宽） 带入数据得 单桩最大压力: Qik压＝872.04KN 单桩最大拔力：Qik拔＝-615.54KN 三、钻孔灌注桩承载力计算 1、土层分布情况： 层号 土层名称 土层厚度（m） 侧阻qsia（Kpa） 端阻qpa（Kpa） 抗拔系数λi 4 粉质粘土 0.95 22 / 0.75 5 粉质粘土 4.6 13 / 0.75 7 粉质粘土 5.6 16 /
0.75 8-1 砾砂 7.3 38 1000 0.6 8-2 粉质粘土 8.9 25 500 0.75 8-3 粗砂 4.68 30 600 0.6 8-4a 粉质粘土 4.05 32 750 0.75 桩顶标高取至基坑底标高，取至场地下10m处，从4号土层开始。 2、单桩极限承载力标准值计算： 钻孔灌注桩直径取Ф800，试取桩长为30.0 米，进入8-3层 根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）8.5.5条： 单桩竖向承载力特征值计算公式： 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； 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。 经计算：Ra=0.5024×600+2.512×（22×0.95+13×4.6+16×5.6+38×7.3+25×8.9+30×2.65）＝2184.69KN>872.04KN满足要求。 单桩竖向抗拔承载力特征值计算公式： 式中：Ra，---单桩竖向承载力特征值； λi---桩周i层土抗拔承载力系数； Gpk ---单桩自重标准值（扣除地下水浮力） 经计算：Ra，＝2.512×（22×0.95×0.75+13×4.6×0.75+16×5.6×0.75+38×7.3×0.6+25
群桩承载力及抗震设计分析
群桩承载力及抗震设计分析 桩基础在工程建设当中得到广泛地应用，从安全性上考虑，对群桩承载力的研究尤为重要。结合工程实践经验对桥梁工程中的群桩承载力及抗震设计进行分析探讨，为今后类似工程提供设计、施工及质量控制等参考资料。 标签：桥梁工程；群桩承载力；抗震性能；分析 doi：10.19311/https://www.360docs.net/doc/213387846.html,ki.1672 3198.2016.22.098 1 概述 桩基础凭借着其承载力高、受力合理、安全可靠的优点，在基础工程中得到了广泛地应用。鉴于此，对桩基础承载力的研究显得尤为必要。对单桩承载力的确定已经有相对成熟的方法，但是在高层建筑基础设计中经常会用到群桩，由于桩土的相互作用使得群桩对群桩承载力的确定尚需要进一步探讨。尽管群桩由许多单桩组成，然而，群桩特性并不等于所有独立的单桩特性的总和。群桩特性比单桩特性更加复杂，这是由于桩的组合作用、桩群内桩之间相互作用和桩帽效应。例如，桩末端以下的某深度，由单桩加载引起的土压力是没有意义的。然而，在某深度，由于有很大的沉陷，或某支座性能失效，特别是下面是软土层，所有相邻的桩的压应力水平就会提高。通常，由于桩彼此相隔为直径的7至8倍，桩之间相互作用的影响会减弱。基于此，对群桩的轴向和横向承载力及其对应的沉陷和横向挠度及抗震进行了研究。 2 群桩承载力分析 2.1 群桩沉降 单桩的应力水平相当小，然而邻近桩的安装应力能提高桩尖下面的应力水平。增加应力水平对群桩沉降有两种作用。对应影响范围很大的群桩，沉降的幅度必然也大。在一个单桩上加载，此时下面的强压缩层并非处于受力状态，群桩的沉降将是非常大的。计算群桩的沉降常常用群座方法。如果基础底部不是很深的话，群桩可以简化为一个等效的块状伸展的底座基础。根据群桩周边的桩，可绘出等效底座的平面面积。对于柱桩或摩擦桩，其底座底面的假设是不同的。对于柱桩，底座底面位于桩尖附近；对于摩擦桩，底座底面位于桩尖以上全部埋入长度的1/3处。在群桩设计中，常常把等效沉降作为一个重要的参数。 2.2 群桩横向承载力与挠度分析 在横向荷载作用下，群桩的性能是不明确的。根据上节的介绍，群桩横向弯矩承载力大于群桩的全部单桩横向弯矩承载力之和，因为通过桩帽作用，这些桩的轴向抗力形成耦合作用。然而，由于桩之间的相互作用，群桩抵抗横向荷载的承载力，通常小于单桩独自抵抗横向荷载的承载力之和。在横向荷载作用下分析
单桩水平承载力计算
600 单桩水平承载力： ZH-600 600.1 基本资料 600.1.1 工程名称： 工程一 600.1.2 桩型：预应力混凝土管桩； 桩顶约束情况：铰接 600.1.3 管桩的编号 PHC-AB600(110)，圆桩直径 d ＝ 600mm ，管桩的壁厚 t ＝ 110mm ； 纵向钢筋的根数、直径为 13φ10.7； 桩身配筋率 ρg ＝ 0.826% 600.1.4 桩身混凝土强度等级 C80， f t ＝ 2.218N/mm E c ＝ 37969N/mm 纵向钢筋净保护层厚度 c ＝ 25mm ； 钢筋弹性模量 E s ＝ 200000N/mm 600.1.5 桩顶允许水平位移 x 0a ＝ 10mm ； 桩侧土水平抗力系数的比例系数 m ＝ 10MN/m 4 ； 桩的入土长度 h ＝ 28m 600.2 计算结果 600.2.1 桩身换算截面受拉边缘的截面模量 W 0 600.2.1.1 扣除保护层厚度的桩直径 d 0 ＝ d - 2c ＝ 600-2*25 ＝ 550mm 600.2.1.2 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值 αE ＝ E s / E c ＝ 200000/37969 ＝ 5.2675 600.2.1.3 预应力混凝土管桩的内径 d 1 ＝ d - 2t ＝ 600-2*110 ＝ 380mm 600.2.1.4 W 0 ＝ π·[(d 4 - d 14) / d] / 32 + π·d·(αE - 1)·ρg ·d 02 / 16 ＝ π*[(0.64-0.384)/0.6]/32+π*0.6*(5.2675-1)*0.00826*0.552/16 ＝ 0.019051m 600.2.2 桩身抗弯刚度 EI 600.2.2.1 桩身换算截面惯性矩 I 0 ＝ W 0·d 0 / 2 ＝ 0.01905*0.55/2 ＝ 0.0052390m 4 600.2.2.2 EI ＝ 0.85E c ·I 0 ＝ 0.85*37969*1000*0.005239 ＝ 169079kN · m 600.2.3 桩的水平变形系数 α 按桩基规范式 5.7.5 确定： α ＝ (m ·b 0 / EI)1/5 600.2.3.1 圆形桩当直径 d ≤ 1m 时 b 0 ＝ 0.9(1.5d + 0.5) ＝ 0.9*(1.5*0.6+0.5) ＝ 1.260m 600.2.3.2 α ＝ (m ·b 0 / EI)1/5 ＝ (10000*1.26/169079)0.2 ＝ 0.5949(1/m) 600.2.4 桩顶水平位移系数 νx 600.2.4.1 桩的换算埋深 αh ＝ 0.5949*28 ＝ 16.66m 600.2.4.2 查桩基规范表 5.7.2，桩顶水平位移系数 νx ＝ 2.441 600.2.5 单桩水平承载力特征值按桩基规范式 5.7.2-2 确定： R ha = 0.75α3·EI·x 0a / νx 600.2.5.1 R ha ＝ 0.75*0.59493*169079*0.01/2.441 ＝ 109.4kN 600.2.5.2 验算地震作用桩基的水平承载力时，R haE ＝ 1.25R ha ＝ 136.7kN 9#，10#楼，查电算信息风荷载作用下基底剪力为Vx=1158kn,Vy=2077kn,地震作用下基底剪力为Vx=2292kn,Vy=3001kn.故由地震下控制。工程桩总桩数为64根。则作用于基桩顶处的水平力H ik 为3001/64=47kn< R ha .满足要求(还未考虑土对筏板的有利抗侧力). 2，3#楼，查电算信息风荷载作用下基底剪力为Vx=1098kn,Vy=1560kn,地震作用下基底剪力为Vx=2121kn,Vy=2048kn.故由地震下控制。工程桩总桩数为55根。则作用于基桩顶处的水平力H ik 为2121/55=39kn< R ha .满足要求(还未考虑土对筏板的有利抗侧力). 500 单桩水平承载力： ZH-500 500.1 基本资料 500.1.1 工程名称： 工程一 500.1.2 桩型：预应力混凝土管桩； 桩顶约束情况：铰接 500.1.3 管桩的编号 PHC-AB500(100)，圆桩直径 d ＝ 500mm ，管桩的壁厚 t ＝ 100mm ； 纵向钢筋的根数、直径为 10φ10.7； 桩身配筋率 ρg ＝ 0.877% 500.1.4 桩身混凝土强度等级 C80， f t ＝ 2.218N/mm E c ＝ 37969N/mm 纵向钢筋净保护层厚度 c ＝ 25mm ； 钢筋弹性模量 E s ＝ 200000N/mm 500.1.5 桩顶允许水平位移 x 0a ＝ 10mm ； 桩侧土水平抗力系数的比例系数 m ＝ 10MN/m 4 ； 桩的入土长度 h ＝ 28m 500.2 计算结果 500.2.1 桩身换算截面受拉边缘的截面模量 W 0 500.2.1.1 扣除保护层厚度的桩直径 d 0 ＝ d - 2c ＝ 500-2*25 ＝ 450mm 500.2.1.2 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值 αE ＝ E s / E c ＝ 200000/37969 ＝ 5.2675 500.2.1.3 预应力混凝土管桩的内径 d 1 ＝ d - 2t ＝ 500-2*100 ＝ 300mm 500.2.1.4 W 0 ＝ π·[(d 4 - d 14) / d] / 32 + π·d·(αE - 1)·ρg ·d 02 / 16 ＝ π*[(0.54-0.34)/0.5]/32+π*0.5*(5.2675-1)*0.00877*0.452/16 ＝ 0.011425m 500.2.2 桩身抗弯刚度 EI 500.2.2.1 桩身换算截面惯性矩 I 0 ＝ W 0·d 0 / 2 ＝ 0.01143*0.45/2 ＝ 0.0025707m 4 500.2.2.2 EI ＝ 0.85E c ·I 0 ＝ 0.85*37969*1000*0.0025707 ＝ 82965kN · m 500.2.3 桩的水平变形系数 α 按桩基规范式 5.7.5 确定： α ＝ (m ·b 0 / EI)1/5 500.2.3.1 圆形桩当直径 d ≤ 1m 时 b 0 ＝ 0.9(1.5d + 0.5) ＝ 0.9*(1.5*0.5+0.5) ＝ 1.125m 500.2.3.2 α ＝ (m ·b 0 / EI)1/5 ＝ (10000*1.125/82965)0.2 ＝ 0.6706(1/m) 500.2.4 桩顶水平位移系数 νx 500.2.4.1 桩的换算埋深 αh ＝ 0.6706*28 ＝ 18.78m 500.2.4.2 查桩基规范表 5.7.2，桩顶水平位移系数 νx ＝ 2.441 500.2.5 单桩水平承载力特征值按桩基规范式 5.7.2-2 确定： R ha = 0.75α3·EI·x 0a / νx 500.2.5.1 R ha ＝ 0.75*0.67063*82965*0.01/2.441 ＝ 76.9kN 500.2.5.2 验算地震作用桩基的水平承载力时，R haE ＝ 1.25R ha ＝ 96.1kN 1#楼，查电算信息风荷载作用下基底剪力为Vx=955.5kn,Vy=3962.8kn,地震作用下基底剪力为Vx=4150.33kn,Vy=5372.60kn.故由地震下控制。工程桩总桩数为135根。则作用于基桩顶处的水平力H ik 为5372.60/135=39.8kn< R ha .满足要求(还未考虑土对筏板的有利抗侧力). 4#楼，查电算信息风荷载作用下基底剪力为Vx=895.6kn,Vy=1853.1kn,地震作用下基底剪力为 Vx=2005.43kn,Vy=2587.28kn.故由地震下控制。工程桩总桩数为66根。则作用于基桩顶处的水平力H ik 为2587.28/66=39.2kn< R ha .满足要求(还未考虑土对筏板的有利抗侧力).
桩基承载力特征值极限值设计值的区别
桩基设计中的特征值、设计值、标准值 2008-09-03 16:46 这是一个关于桩基础设计的概念问题，希望搞清楚单桩竖向承载力特征值Ra、复合基桩或基桩的竖向承载力设计值R和单桩竖向极限承载力标准值Qk之间的关系。下面列出规范提及的Ra、R、Qk。 1.单桩竖向承载力特征值Ra 《建筑地基基础设计规范ＧＢ５０００７－２００２》8.5.5给出了初步设计时单桩竖向承载力特征值Ra估算式: Ra=qpaAp+upΣqsiali 并说明偏心竖向力作用下，单桩承载力Ra应符合下列两式规定: Qk≤Ra Qikmax≤1.2Ra 2.复合基桩或基桩的竖向承载力设计值R 《建筑桩基技术规范JGJ 94-94》5.2.2.2给出了桩基中复合基桩或基桩的竖向承载力设计值R计算公式: R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc 并说明偏心竖向力作用下，单桩承载力R应符合下述极限状态计算表达式:γoN≤R γoNmax≤1.2R 其中N和Nmax为按5.1计算。 ３.单桩竖向极限承载力标准值Qk 《建筑桩基技术规范JGJ 94-94》5.2.４给出了各种方法下单桩竖向极限承载
力标准值Qk计算公式。
问题: 1.特征值Ra和设计值R是同一个概念吗？ 2.《建筑地基基础设计规范ＧＢ５０００７－２００２》和《建筑桩基技术规范JGJ 94-94》分别给出的验算单桩承载力方案是否矛盾？ 3.针对桩基的设计，这两套验算方案如何选用？ 4.单桩竖向极限承载力标准值Qk和特征值Ra、设计值R是什么关系？ 华南理工大学杨小平老师的回复（基础工程授课教师）: 关于你的问题，不是一两句话说得清，附件是我给研究生上高等基础工程的部分讲稿，供参考。下面简单回答你的问题。 1.设计值是89年《建筑地基基础设计规范》和94桩基规范的叫法，2002规范改叫特征值。二者属同一概念。 2.94桩基规范是从极限状态设计出发，引入了分项系数，并考虑群桩效应和承台效应。实践证明在岩土工程中不应采用这种设计法，而应采用安全系数法，故2002规范取安全系数K=2。二者在不考虑群桩效应的情况下计算结果相当。 3.目前应采用国标2002规范。 4.Ra近似等于R，后者的计算可看89规范。
单桩水平承载力设计值计算(参考)
单桩水平承载力设计值计算项目名称_____________日期_____________ 设计者_____________校对者_____________ 一、构件编号: ZH-1 二、依据规范: 《建筑桩基技术规范》(JGJ 94－94) 三、计算信息 1.桩类型: 钢筋混凝土预制桩 2.桩顶约束情况: 铰接、自由 3.截面类型: 方形截面 4.桩身边宽: d=400mm 5.材料信息: 1)混凝土强度等级: C20 ft=1.10N/mm2 Ec=2.55*104N/mm2 2)钢筋种类: HRB335 Es=2.0*105N/mm2 3)钢筋面积: As=1017mm2 4)净保护层厚度: c=50mm 6.其他信息: 1)桩入土深度: h=10.000m 2)桩侧土水平抗力系数的比例系数: m=14.000MN/m4 3)桩顶容许水平位移: χoa=10mm 四、计算过程: 1.计算桩身配筋率ρg: ρg=As/A=As/(d*d) =1017.000/(400.000*400.000)=0.636% 2.计算桩身换算截面受拉边缘的表面模量Wo: 扣除保护层的桩直径do=d-2*c=400-2*50=300mm 钢筋弹性模量Es与混凝土弹性模量Ec的比值 αE=Es/Ec=2.0*105/2.55*104=7.843 Wo=π*d/32*[d*d+2*(αE-1)*ρg*do*do] =π*0.400/32*[0.400*0.400+2*(7.843-1)*0.636%*0.300*0.300] =0.007m3 3.计算桩身抗弯刚度EI: 桩身换算截面惯性矩Io=Wo*d/2=0.007*0.400/2=0.001m4 EI=0.85*Ec*Io=0.85*2.55*104*1000*0.001=28570.447kN*m2 4.确定桩的水平变形系数α: 对于方形桩，当直径d≤1m时: bo=1.5*d+0.5=1.5*0.400+0.5=1.100m α=(m*bo/EI)(1/5)【5.4.5】 =(14000.000*1.100/28570.447)(1/5)=0.884 (1/m) 5.计算桩顶水平位移系数νx: 桩的换算埋深αh=0.884*10.000=8.837m 查桩基规范表5.4.2得: νX=2.441 6.单桩水平承载力设计值Rh:
(完整版)桩基础计算书
桩基础计算报告书 计算人 校对人： 审核人： 计算工具：PKPM 软件开发单位：中国建筑科学研究院 设计单位：
灌注桩计算说明书 1.支架计算 组件钢结构支架要在37m/s(基本风压0.85KN/m2)的风载作用下正常使用，应使其主要构件满足强度要求、稳定性要求，即横梁、斜梁、斜撑、拉杆、立柱在风载作用下不失稳且立柱弯曲强度满足要求。组件自重19.5kg。 支架计算最大柱底反力： Fx max=5.6KN,Fy max=0.9KN,Fz max=12.1KN Fx min= -6.9KN, Fy min= -0.9KN,Fz min= -7.29KN 2.灌注桩设计 2.1基桩设计参数 成桩工艺: 干作业钻孔桩 承载力设计参数取值: 根据建筑桩基规范查表 孔口标高0.00 m 桩顶标高0.30 m 桩身设计直径: d = 0.25m 桩身长度: l = 1.60 m 根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，设计使用年限不少于50年时，灌注桩的混凝土强度不应低于C25；所以本次设计中混凝土强度选用C25。灌注桩纵向钢筋的配置为3跟根Ф6，箍筋采用Ф4钢筋，箍筋间距选择300~400。 2.2岩土设计参数
2.3设计依据 《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008) 以下简称桩基规范 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 《建筑结构载荷规范》GB50009-2012 《钢结构设计规范》GB50017-2003 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2011年版） 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 2.4单桩竖向承载力估算 当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式估算： 式中——桩侧第i 层土的极限阻力标准值，按JGJ94-2008中表5.3.5-1取值， 吐鲁番当地土质为角砾，属中密-密实状土层，查表得出干作业钻孔桩的极限侧阻力标准值为 135~150； ——极限端阻力标准值，按JGJ94-2008中表5.3.5-2取值，吐鲁番当地土质为 角砾，属中密-密实状土层，查表得出干作业钻孔桩的极限端阻力标准值为4000~5500； μ——桩身周长； ——桩周第i 层土的厚度； ——桩端面积。 1）计算参数表
群桩承载力分析
群桩承载力分析 摘要：本文主要是根据前人对群桩效应的研究，归纳总结出横竖向作用力下群桩的承载力特性，展示了现有研究方法的优势与不足，并指出群桩研究今后的发展方向和展望。 关键词：群桩横竖向作用力群桩效应系数 桩基础凭借着其承载力高、受力合理、安全可靠的优点，在基础工程中得到了广泛地应用。鉴于此，对桩基础承载力的研究显得尤为必要。本文通过总结前人对群桩的破坏机理的试验和理论研究，分析群桩效应的影响因素，指出横竖向作用力下群桩效应系数的计算方法，这样既可以清晰罗列出已有研究成果，也可以分析有横竖向力共同作用的群桩承载力，而不是单一的对只受横向或者竖向力的桩群的研究。 1群桩效应的影响因素 制约群桩效应的主要因素,一是群桩自身的几何特征,包括承台的设置方式、桩距、桩长及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数;二是桩侧与桩端的土性、土层分布和成桩工艺。具体来说，有以下几点： 土质，一般说来，土的内摩擦角较小时，土中应力扩散角也相应较小。土中应力在纵向上的影响加剧，而在横向上的影响则减弱。但试验表明，土的类型和密度与群桩效应系数无明显关系。 桩距、桩数的影响，随着桩距的增加群桩效应的影响在减弱，美国《钻孔桩基础设计与施工规范》以及德国《大口径钻孔灌注桩规范》都规定，当沿荷载方向的桩距大于8D时，不考虑群桩效应。群桩效应还受到桩数的影响，桩数越多,群桩沉降越大,其沉降增幅也越大;桩数越少,其沉降越小。 桩身位移的影响，以前学者们认为群桩效应受到入土深度的影响，桩间土体松动，产生较大的群桩效应；在地基的深层，虽然荷载较大，但是由外荷载引起的变形较小，产生较小的群桩效应。尤其埋深在大于10倍的桩径以上，在工程上往往可以忽略。 伴随着桩长的增加，群桩中桩与桩之间的相互影响越来越严重，群桩效应也就得到相应地加强，群桩中基桩的极限承载力下降。 桩顶边界条件的影响，由于试验数据的局限性，还不可能评估桩顶的约束条件的影响，研究得很不够。 2群桩效应系数计算方法
桩顶力计算(群桩)
桥台桩基承载力计算 对桩顶产生的力总的来说有恒载、活载。 恒载包括上部结构和下部结构恒载：上部结构恒载包括主梁、人行道、护栏、桥面铺装、防撞墙；下部结构包括台帽及背墙、侧墙、台身、填土。 活载包括主梁人群荷载和汽车荷载。 一、恒载作用力 1、上部结构自重作用力(弯矩以顺时针为正) 26.082628.6226 =3447.62 K N ??+??=主梁自重 71.125 =888.752 K N ?= 人行道 1150.877410=22.332 2.51000 0.127.524.9225/2=853.193447.6888.7522.33853.195211.870.255211.870.81544249.76.K N K N K N M K N m ??= ??=???=+++==?=?=11护栏自重桥面铺装则上部结构总自重P P 2、台帽及背墙作用力 2219725/2=2462.52462.50.50821251.44.P K N M K N m =?=?=台帽及背墙自重 3、台身及侧墙作用力 ()343=1298.525/4=8115.63K N =262.425/4=1640K N 8115.63 2.623216400.6920157.32.M K N m ??=?-+?=-侧墙自重P 台身自重P 4、台后土压力 计算式：2 12 E B H μγ=
式中：3 2 2 o o o 27.5,17/,7.41cos () sin()sin()cos .cos()1cos()cos()1= =0=19.8 2 =35=0.7431,=30=0.7948 =30=0.7948 B m K N m H m γ?αμ?δ?βααδαδαβδ?βα?μ?μ??μ===-= ? ? +-++ ?? +-? ? 其中：式中，，则当时，当时在未知值的情况下取最不利进行计算，即当时， 此时： 2 127.50.7948177.4110201.0742 7.41 2.47m 3 3 M 10201.074 2.4725196.653E K N H C K N m =????====?=?土取 则 二、活载作用力 1、主梁上部汽车荷载作用力 单车道的汽车作用力 0.510.524.92260 1.2442.83=442.834=1771.32=1771.320.8154=1444.33K N.m =10%=177.1K N 165 2.68442.2K N ,=442.2=442.2 5.91=2613.40K N.m P K N P K N M P P P K N M =??+?=???≤?=?单四车道车制动四车道制动制动取 2、人群荷载作用力： 3.552 4.92/2=251.8KN =251.80.8154=17 5.96KN.m P M =???人人 综上：
单桩水平承载力计算
600单桩水平承载力： ZH-600 600.1基本资料 600.1.1工程名称：工程一 600.1.2桩型：预应力混凝土管桩；桩顶约束情况：铰接 600.1.3管桩的编号 PHC-AB600(110)，圆桩直径 d ＝ 600mm，管桩的壁厚 t ＝ 110mm； 纵向钢筋的根数、直径为 13φ10.7；桩身配筋率ρg＝ 0.826% 600.1.4桩身混凝土强度等级 C80， f t＝ 2.218N/mm ， E c＝ 37969N/mm ； 纵向钢筋净保护层厚度 c ＝ 25mm；钢筋弹性模量 E s＝ 200000N/mm 600.1.5桩顶允许水平位移 x0a＝ 10mm；桩侧土水平抗力系数的比例系数 m ＝ 10MN/m4； 桩的入土长度 h ＝ 28m 600.2计算结果 600.2.1桩身换算截面受拉边缘的截面模量 W0 600.2.1.1扣除保护层厚度的桩直径 d0＝ d - 2c ＝ 600-2*25 ＝ 550mm 600.2.1.2钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值αE＝ E s / E c＝ 200000/37969 ＝ 5.2675 600.2.1.3预应力混凝土管桩的内径 d1＝ d - 2t ＝ 600-2*110 ＝ 380mm 600.2.1.4 W0＝π·[(d4 - d14) / d] / 32 + π·d·(αE - 1)·ρg·d02 / 16 ＝π*[(0.64-0.384)/0.6]/32+π*0.6*(5.2675-1)*0.00826*0.552/16 ＝ 0.019051m 600.2.2桩身抗弯刚度 EI 600.2.2.1桩身换算截面惯性矩 I0＝ W0·d0 / 2 ＝ 0.01905*0.55/2 ＝ 0.0052390m4 600.2.2.2 EI ＝ 0.85E c·I0＝ 0.85*37969*1000*0.005239 ＝ 169079kN·m 600.2.3桩的水平变形系数α 按桩基规范式 5.7.5 确定：α ＝ (m·b0 / EI)1/5 600.2.3.1圆形桩当直径 d ≤ 1m 时 b0＝ 0.9(1.5d + 0.5) ＝ 0.9*(1.5*0.6+0.5) ＝ 1.260m 600.2.3.2α ＝ (m·b0 / EI)1/5＝ (10000*1.26/169079)0.2＝ 0.5949(1/m) 600.2.4桩顶水平位移系数νx 600.2.4.1桩的换算埋深αh ＝ 0.5949*28 ＝ 16.66m 600.2.4.2查桩基规范表 5.7.2，桩顶水平位移系数νx＝ 2.441 600.2.5单桩水平承载力特征值按桩基规范式 5.7.2-2 确定： R ha = 0.75α3·EI·x0a/ νx 600.2.5.1 R ha＝ 0.75*0.59493*169079*0.01/2.441 ＝ 109.4kN 600.2.5.2验算地震作用桩基的水平承载力时，R haE＝ 1.25R ha＝ 136.7kN 9#，10#楼，查电算信息风荷载作用下基底剪力为Vx=1158kn,Vy=2077kn,地震作用下基底剪力为 Vx=2292kn,Vy=3001kn.故由地震下控制。工程桩总桩数为64根。则作用于基桩顶处的水平力H ik 为 3001/64=47kn< R ha .满足要求(还未考虑土对筏板的有利抗侧力). 2，3#楼，查电算信息风荷载作用下基底剪力为Vx=1098kn,Vy=1560kn,地震作用下基底剪力为 Vx=2121kn,Vy=2048kn.故由地震下控制。工程桩总桩数为55根。则作用于基桩顶处的水平力H ik 为 2121/55=39kn< R ha .满足要求(还未考虑土对筏板的有利抗侧力). 500单桩水平承载力： ZH-500 500.1基本资料 500.1.1工程名称：工程一 500.1.2桩型：预应力混凝土管桩；桩顶约束情况：铰接 500.1.3管桩的编号 PHC-AB500(100)，圆桩直径 d ＝ 500mm，管桩的壁厚 t ＝ 100mm； 纵向钢筋的根数、直径为 10φ10.7；桩身配筋率ρg＝ 0.877% 500.1.4桩身混凝土强度等级 C80， f t＝ 2.218N/mm ， E c＝ 37969N/mm ； 纵向钢筋净保护层厚度 c ＝ 25mm；钢筋弹性模量 E s＝ 200000N/mm 500.1.5桩顶允许水平位移 x0a＝ 10mm；桩侧土水平抗力系数的比例系数 m ＝ 10MN/m4； 桩的入土长度 h ＝ 28m 500.2计算结果 500.2.1桩身换算截面受拉边缘的截面模量 W0 500.2.1.1扣除保护层厚度的桩直径 d0＝ d - 2c ＝ 500-2*25 ＝ 450mm 500.2.1.2钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值αE＝ E s / E c＝ 200000/37969 ＝ 5.2675 500.2.1.3预应力混凝土管桩的内径 d1＝ d - 2t ＝ 500-2*100 ＝ 300mm 500.2.1.4 W0＝π·[(d4 - d14) / d] / 32 + π·d·(αE - 1)·ρg·d02 / 16 ＝π*[(0.54-0.34)/0.5]/32+π*0.5*(5.2675-1)*0.00877*0.452/16 ＝ 0.011425m 500.2.2桩身抗弯刚度 EI 500.2.2.1桩身换算截面惯性矩 I0＝ W0·d0 / 2 ＝ 0.01143*0.45/2 ＝ 0.0025707m4 500.2.2.2 EI ＝ 0.85E c·I0＝ 0.85*37969*1000*0.0025707 ＝ 82965kN·m 500.2.3桩的水平变形系数α 按桩基规范式 5.7.5 确定：α ＝ (m·b0 / EI)1/5 500.2.3.1圆形桩当直径 d ≤ 1m 时 b0＝ 0.9(1.5d + 0.5) ＝ 0.9*(1.5*0.5+0.5) ＝ 1.125m 500.2.3.2α ＝ (m·b0 / EI)1/5＝ (10000*1.125/82965)0.2＝ 0.6706(1/m) 500.2.4桩顶水平位移系数νx 500.2.4.1桩的换算埋深αh ＝ 0.6706*28 ＝ 18.78m 500.2.4.2查桩基规范表 5.7.2，桩顶水平位移系数νx＝ 2.441 500.2.5单桩水平承载力特征值按桩基规范式 5.7.2-2 确定： R ha = 0.75α3·EI·x0a/ νx 500.2.5.1 R ha＝ 0.75*0.67063*82965*0.01/2.441 ＝ 76.9kN 500.2.5.2验算地震作用桩基的水平承载力时，R haE＝ 1.25R ha＝ 96.1kN 1#楼，查电算信息风荷载作用下基底剪力为Vx=955.5kn,Vy=3962.8kn,地震作用下基底剪力为 Vx=4150.33kn,Vy=5372.60kn.故由地震下控制。工程桩总桩数为135根。则作用于基桩顶处的水平 力H ik 为5372.60/135=39.8kn< R ha .满足要求(还未考虑土对筏板的有利抗侧力). 4#楼，查电算信息风荷载作用下基底剪力为Vx=895.6kn,Vy=1853.1kn,地震作用下基底剪力为 Vx=2005.43kn,Vy=2587.28kn.故由地震下控制。工程桩总桩数为66根。则作用于基桩顶处的水平力 H ik 为2587.28/66=39.2kn< R ha .满足要求(还未考虑土对筏板的有利抗侧力).