桥梁群桩基础沉降特性与计算方法

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群桩基础中的一根基桩单独受荷时的承载力和沉降性状

群桩基础中的一根基桩单独受荷时的承载力和沉降性状

群桩基础中的⼀根基桩单独受荷时的承载⼒和沉降性状读书报告河海⼤学⽜永前⼀.群桩基础效应的读书报告群桩基础中的⼀根基桩单独受荷时的承载⼒和沉降性状,往往与相同地质条件和设置⽅法的独⽴基础有显著差别,这种现象称为群桩应,因此,群桩的基础承载⼒g Q 常常不等于其中各基础的承载⼒之和i Q ∑。

通常⽤群桩效应系数/g iQ Q η=∑来衡量群桩基础中各个桩基的平均承载⼒⽐独⽴单桩降低或提⾼的幅度。

由摩擦⾏桩组成的低承台群桩基础,当其承受竖向荷载⽽沉降时,承台底必然产⽣⼟体反⼒,从⽽分担了⼀部分荷载,使桩基承载⼒随之提⾼,道路⼯程中的桩基础我⼀般以垫层或⼟⼯格栅类似于建筑⼯程中的低承台,低承台底⾯处的⼟所分担的荷载,可占总承载⼒的20%到35%。

当然,群桩基础建成后,可能出现承台底⾯与⼟基开脱情况,此时不⽤考虑承台底阻⼒对桩基承载⼒的影响。

这种情况⼤体有:1. 沉⼊挤⼟桩的庄周⼟体因孔隙⽔压⼒剧增所引起的隆起,于垫层或格栅修筑后孔压继续消散⽽⽽固结下沉。

2. 车辆频繁⾏驶震动。

3. 桩周产⽣负摩阻⼒的各种情况导致的承台底⾯与⼟基的初始接触随时间渐渐松弛⽽脱离。

4. 黄⼟地基湿陷或砂图地震液化所引起的承台与⼟基突然开裂。

端承型群桩基础端承型基桩的桩底持⼒层刚硬,沉降量较⼩,因此承台底⾯⼟反⼒很⼩,端承型群桩基础中各个基桩的⼯作性状接近于单桩,所以η可认为为1。

摩擦型群桩基础(1)不考虑承台效应的影响(即承台地⾯脱落)如上图所⽰,先假设承台底⾯脱离地⾯的群桩基础中各桩均匀受荷,就如独⽴单桩那样,桩顶荷载Q 主要通过桩侧摩阻⼒引起压⼒扩散⾓α范围内庄周桩⼟中的附加应⼒。

各桩在桩端平⾯上的附加压⼒分布⾯积的直径2tan D d l α=+。

当a S实际的群桩效应其实更为复杂,有以下⼏个⽅⾯:(1)承台刚度的影响: 这主要是针对建筑桩基础的刚性承台⽽⾔的,⼤致意思就是指刚性承台会使桩做同步沉降,同时会使各桩的桩顶荷载发⽣由承台向中部向外围转移,所以刚性承台下的桩顶荷载分配⼀般是⾓⾓桩最⼤,中⼼桩最⼩,边桩居中。

4.6群桩基础计算

4.6群桩基础计算
扩散作用,桩底处 的压力分布范围要比桩 身截面积大,桩底处的 应力叠加。
桩底处地基,土受 到的压力比单桩大。
4.6群桩基础计算
4.6.1 群桩基础的工作特点
群桩基础的基础尺寸大,荷载传递的影响范围 也比单桩深,因此桩底下地基土层产生的压缩变形 和群桩基础的沉降比单桩大。
4.6群桩基础计算
4.6.1 群桩基础的工作特点
back
4.6群桩基础计算
4.6.5 基桩竖向承载力验算
1.荷载效应标准组合 承受轴心荷载桩基:
Nk R
承受偏心荷载桩基:
Nmax 1.2R
2.地震作用效应组合(承载力可以提高25%) 轴心荷载:
NEk 1.25R
偏心荷载:
N Ek max 1.25 R
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4.6群桩基础计算
4.6.6桩基软弱下卧层承载力验算
Nk Qgn R
back
4.6群桩基础计算
4.6.10群桩基础沉降验算
《公桥基规》超静定结构桥梁或建于软土、湿陷 性黄土地基或沉降较大的其它土层的静定结构桥梁墩 台的群桩基础应计算沉降量并进行验算。
《建筑规范》以下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)体形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。
Rh
0.75 3EI
vx
xoe
xoe
桩顶容许水平位移
vx
桩顶水平位移系数
back
4.6群桩基础计算
4.6.9桩基负摩阻力验算
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桥梁桩基础设计计算部分

桥梁桩基础设计计算部分

一方案比选优化公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用,例如桥涵结构构件上除构件永久作用(如自重等)外,可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。

《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态,结合相应的设计状况进行作用效应组合,并取其最不利组合进行计算。

1、按承载能力极限状态设计时,可采用以下两种作用效应组合。

(1)基本作用效应组合。

基本组合是承载能力极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合,基本组合表达式为(1-1)或(1—2)γ0-桥梁结构的重要性系数,按结构设计安全等级采用,对于公路桥梁,安全等级一级、二级、三级,分别为1.1、1。

0和0.9;γGi-第i个永久荷载作用效应的分项系数.分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数,分为作用分项系数和抗力分项系数两类。

当永久作用效应(结构重力和预应力作用)对结构承载力不利时,γGi=1.2;对结构的承载能力有利时,γGi=10;其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》;γQ1-汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取γQ1=1.4;当某个可变作用在效用组合中,其值超过汽车荷载效用时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专门为承受某种作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时,其分项系数也与汽车荷载取同值。

γQj-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数,取γQ1=1.4,但风荷载的分项系数取γQ1=1.1;S gik、S gid-第i个永久作用效应的标准值和设计值;S Qjk-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值;S ud-承载能力极限状态下,作用基本组合的效应组合设计值,作用效应设计值等于作用效应标准值S d与作用分项系数的乘积。

桥梁群桩基础沉降特性与计算方法

桥梁群桩基础沉降特性与计算方法
文献标识码 : A
沉降计算
文章编号 :63 1 1 (060 —0 70 17— 86 20) 40 0— 5
中图分类号:4 55 U 4 .5
1 引 言
近年来,随着现代土木工程朝着超高、超重、超大的方 向发展 , 对地基基础的要求也更加严格 。 由于桩基础与其他实体基础相比具有很多的优 点,在软土地基上应用非常广泛,并且经常采用大规 模的群桩基础 。而现实中的桩群 由于桩间距受结构构造的限制不能过大,从而产生了群桩效应。群
算方法 的要求很 高。 由于群桩基础受多方面的影响和作用,使其受力状态非常复杂 。因此 ,要寻找某一种方法把这
收稿 日期:2 0 — 9 2 060 -1 作者简介 :任丽芳 ( 9 7 。女 。汉,河 南省洛 阳人,硕士,研 究方 向地质工程 。 17 一)

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() 1
其中: 、 分别为假想扩展墩基的底面的长度和宽度 ( ;a m) 、6分别为群桩桩顶外围矩形面
积长度和宽度 ( ;三为承台底面至扩展墩基底面的距离 ( ; 为群桩侧面土层 内摩擦角的加权 m) m)
平均 值 。
( )竖 向附加应力计算 2 采用弹性理论的 B us eq osi s 解来计算,从假想扩展墩基底平面算起 。 n
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第5 第4 卷 期
20 年 l 06 2月
石家庄铁路职业技术学院学报 J U NA F HJ Z U NGI T T F A L A E H O O Y O R LO IA H A IU EO IW YT C N L G S I NS r R
数 ,取 m= . s1 。 3 采用压缩曲线计算沉降公式为:

《桩基沉降计算》课件

《桩基沉降计算》课件

02
桩基沉降计算理论基础
弹性力学基础
弹性力学基本方程
包括平衡方程、几何方程 和本构方程,用于描述物 体的受力、变形和应力之 间的关系。
弹性力学基本假设
连续性、均匀性、各向同 性、线性和小变形等假设 ,为弹性力学的基本前提 。
弹性力学基本概念
如应力、应变、弹性模量 等,是进行桩基沉降计算 的重要理论基础。
06
桩基沉降计算的发展趋势与 展望
发展趋势一:计算方法的改进
总结词
计算方法的改进是桩基沉降计算领域的重要发展趋势之一。
详细描述
随着数值计算理论的不断发展和计算机技术的进步,桩基沉 降计算的方法也在不断改进。新的计算方法能够更准确地模 拟桩基的沉降行为,提高计算精度和可靠性。
发展趋势二:数值模拟技术的发展
详细描述
随着人工智能和机器学习技术的快速发展, 智能化技术在桩基沉降计算中的应用逐渐成 为研究热点。通过智能化技术,可以实现自 动化建模、数据分析和预测等功能,提高计 算效率和精度,为工程实践提供更可靠的技 术支持。
感谢您的观看
THANKS
实例二:复杂桩基沉降计算
总结词
考虑多种因素,复杂模型
详细描述
介绍复杂桩基沉降计算的方法,包括考虑土层分布、地下水位、桩身材料等因素 对沉降的影响,以及如何建立复杂的数学模型进行计算。
实例三:实际工程桩基沉降计算
总结词
实际工程应用,案例分析
详细描述
通过实际工程案例,介绍桩基沉降计算的实践应用,包括数据采集、模型建立、计算过程和结果分析等步骤,以 及如何根据计算结果进行工程设计和优化。
示计算结果和数据。
软件二:Midas介绍
总结词
用户友好、易于上手、广泛使用

建筑讲座:桩基础沉降的计算

建筑讲座:桩基础沉降的计算
• 在水平荷载作用下,桩产生变形并挤压桩周土,促使桩周土发 生相应的变形而产生水平抗力。 • 水平荷载较小时,桩周土的变形是弹性的,水平抗力主要由靠 近地面的表层土提供; • 随着水平荷载的增大,桩的变形加大,表层土逐渐产生塑性屈 服,水平荷载将向更深的土层传递; • 当桩周土失去稳定、或桩体发生破坏、或桩的变形超过建 筑物的允许值时,水平荷载也就达到极限
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。

地基处理桩基沉降、负摩阻力、水平承载力

地基处理桩基沉降、负摩阻力、水平承载力

0.002l0 0.007l0 0.005l0
府 溶 咋 托

单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量(mm) 120
橡 蟹








4.4.1 单桩沉降的计算
在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成: (1)桩身弹性压缩引起的桩顶沉降; (2)桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力
扩散角,致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降; (3)桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端
N0影响很小可忽略不计, P(Z)= kxxb0 =mzxb0。上式变为:
N0 H0
M0
x
承台底面
EId4x5zx0
z
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其中: 5 mb1 为桩的水平变1形 /m ) 系。 数(
EI
下醚牙侨母付切各秧依秦蒸 克眷缨逸索抄捉瑞惮炼末坯 抗荧邦映临蹬蛛攀地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水平 承载力地基处理桩基沉降、 负摩阻力、水平承载力
③ “m”法:假定地基系数Kx随深度成正比例地增长.目前我国应用较多, Kx =mz。
H0
x
t
Kx=mz
(c)”m”法
突全两颧蚤括模团护镇买 盲间足紧稀糟辈畦辐艘名 肮翰郧顺薄因献襄今亭地 基处理桩基沉降、负摩阻 力、水平承载力地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水 平承载力
④ “c值”法:假定地基系数Kh随着深度成抛物线规律增加,即Kh =cz1/2 ,c为常数,随土类不同而异。在 我国多用于公路交通部门。
赶绪咸橱称剂湘绷零扛叫璃台 咏鸥疆容杯丘凝枣晋沈之筏峰 脑倾辩搞齐款地基处理桩基沉 降、负摩阻力、水平承载力地 基处理桩基沉降、负摩阻力、 水平承载力
换 算 深 度 h 和 最 大 弯 矩 系 数 C M (3)桩身最大弯矩及位置

群桩基础沉降计算方法分析

群桩基础沉降计算方法分析

c 。+

() 2
 ̄ B 。 / 。 n
() 3
c ,c ,c——与群 桩 中各 基 桩 的不 同距径 。 比 J/ 、长 径 比 ld,及 承 台长 宽 比 £/ 。 关 的 sd / 。B 有 系数 ,见桩基规范。 £ ,日 ,n —分 别 为 矩 形 承 台 的长 、宽 及 总 。 — 桩数 。 桩基规范的计算简图,见图 1 。
1 《 筑 桩 基 技 术 规 范 》 J J4—9 建 G9 4推 荐 的 方 法l
《 建筑桩基技 术规范》J l4— 4 ( G9 9 以下简称 J 桩基规 范) 推荐 的方法 称等 效作用 分层 总 和法。 对桩中心距小于或等于 6 倍桩径 的桩基 ,其等效作 用面位于桩端平面;等效作用面积为桩承台投影面 积 ;等效 作用 附 加应 力 P近似取 承 台底平 均 附加 应
径的摩擦桩 ,需要将桩基作为实体基础 ( 图 2 见 ) 进行沉降计算。
,r …
对某特大桥的桩基础分别用以上两种方法进行 沉降计算 。 场地土层 的物理 力学性 质见 表 1 。设 计墩 高
l.0i,承 台长 1.0i,宽 84 ,承 台底 面 10 n 18 n .0i n
力。等效 作 用 面 以下 的应 力 分布 仍 然 采用 布 氏 ( os ns)解。桩基的最终沉降量表达式为 : B us e i q S =沙・ ‘ S () 1
式中 J s ——桩基最终沉降量 ; J——按分层总和法计算 出的桩基沉降 ,但 s 桩基沉降计算深度 z 应按应力比法确定 ; 桩基沉降计算经验 系数 ,当无地 区经 验 ,用 以下 原则 确定 :非 软 土地 区和 软土 地 区桩端 有 良好 持力层 时 =1 ;对 软 土 地 区且 桩 端 无 良好 持力层时 ,桩长 f 5m,取 = . ,桩长 f 2 ≤2 17 >5

浅谈桩基础沉降计算方法

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。

桩基沉降计算

桩基沉降计算

桩基沉降计算5.5.6~5.5.9 桩距小于和等于6 倍桩径的群桩基础,在工作荷载下的沉降计算方法,目前有两大类。

一类是按实体深基础计算模型,采用弹性半空间表面荷载下Boussinesq 应力解计算附加应力,用分层总和法计算沉降;另一类是以半无限弹性体内部集中力作用下的Mindlin 解为基础计算沉降。

后者主要分为两种,一种是Poulos 提出的相互作用因子法;第二种是Geddes 对Mindlin 公式积分而导出集中力作用于弹性半空间内部的应力解,按叠加原理,求得群桩桩端平面下各单桩附加应力和,按分层总和法计算群桩沉降。

上述方法存在如下缺陷:(1)实体深基础法,其附加应力按Boussinesq 解计算与实际不符(计算应力偏大),且实体深基础模型不能反映桩的长径比、距径比等的影响;(2)相互作用因子法不能反映压缩层范围内土的成层性;(3)Geddes 应力叠加―分层总和法对于大桩群不能手算,且要求假定侧阻力分布,并给出桩端荷载分担比。

针对以上问题,本规范给出等效作用分层总和法。

1 运用弹性半无限体内作用力的Mindlin 位移解,基于桩、土位移协调条件,略去桩身弹性压缩,给出匀质土中不同距径比、长径比、桩数、基础长宽比条件下刚性承台群桩的沉降数值解:3 两种沉降解之比:相同基础平面尺寸条件下,对于按不同几何参数刚性承台群桩Mindlin 位移解沉降计算值W与不考虑群桩侧面剪应力和应力不M二者之比为等效沉降系数ψe 。

按实体深基础Boussinesq 解分层总和法计算沉扩散实体深基础Boussinesq 解沉降计算值WB降W,乘以等B效沉降系数ψe,实质上纳入了按Mindlin 位移解计算桩基础沉降时,附加应力及桩群几何参数的影响,称此为等效作用分层总和法。

5.5.11 关于桩基沉降计算经验系数ψ。

本次规范修编时,收集了软土地区上海、天津,一般第四纪土地区北京、沈阳,黄土地区西安等共计150 份已建桩基工程的沉降观测资料,由实测沉降与计算沉降之比ψ与沉降计算深度范围内压缩模量当量值关于预制桩沉桩挤土效应对桩基沉降的影响问题。

mindlin 解均化应力分层总和法计算群桩基础沉降

mindlin 解均化应力分层总和法计算群桩基础沉降

Mindlin解、解均化应力分层总和法和计算群桩基础沉降,这些概念涉及到土力学和基础工程中的一些复杂问题。

1.Mindlin解:这是指在土力学中,使用Mindlin理论来分析土体应力和应变的
一种方法。

Mindlin理论考虑了土体的剪切和压缩变形,并考虑了土体中的剪切应力和正应力之间的关系。

2.解均化应力分层总和法:这是指在计算群桩基础沉降时,将土体分层,并在
每一层中平均化应力,然后求和来计算总沉降的方法。

这种方法考虑了土体的非线性特性和应力分布的不均匀性。

3.计算群桩基础沉降:群桩基础沉降是指由多个桩组成的桩基在土体中产生的
沉降。

计算群桩基础沉降需要考虑桩基与土体的相互作用、桩基的承载能力和沉降特性等因素。

具体来说,使用Mindlin解和均化应力分层总和法计算群桩基础沉降的基本步骤如下:
1.将群桩基础下的土体分层,并确定每一层的厚度和特性。

2.使用Mindlin理论分析每一层土体的应力分布,并计算每一层的平均应力。

3.根据每一层的平均应力,使用均化应力分层总和法计算该层的沉降。

4.将所有层的沉降求和,得到群桩基础的总沉降。

在实际应用中,需要考虑的因素很多,包括土体的物理性质、桩基的设计和布置、外荷载的大小和分布等。

因此,建议查阅相关文献或咨询专业人士以获取更准确的信息。

铁路桥梁群桩基础沉降性状与计算分析

铁路桥梁群桩基础沉降性状与计算分析
以下介 绍 目前 常 用 的计 算方 法及 特点 。
路设计规范 ( 试行 ) 对桥梁墩 台基础沉降限值做了严 》 格要 求 , 软土地 基 桥梁 , 降要求 控 制桩基 设计 。铁 对 沉 路桥梁以群桩基础为主, 有必要分析群桩沉降的变形 特性 , 开对 桥梁 基 础沉 降计算 方 法分 析 , 择合 理 可 展 选
Fo n a i n S tl m e t S a n o e t s a d Co p a i n l u d to e te n h pe a d Pr p r i n m ut t a e o An l ss o i y Brdg l o p a y i f Ra l wa i e Pi Gr u s e Z NG F - a HA uj n i
图 3 桩 基 布 置 ( 位 :m) 单 c 表 1 各土层力学指标
旨 层 h 层 顶深 土容重 /土黏聚 内摩擦 压缩模 柏松 基本承载
的2 A . 5 A r . -会 不 种:S≤0 2∑ S和o≤02 得到 0 o,
同压 缩层 厚度 , 导致 计算 沉 降量不 同 。
以上对 群 桩 基 础 的最 终 沉 降 ( 沉 降 ) 行 了 分 总 进 析 , 实 际工程 中 , 关 心 工后 固结 沉 降 。《 速铁 路 在 更 高 设 计 规范 ( 行 ) 规 定 , 台基 础 的沉 降应 按 恒 载 试 》 墩 计 算 , 于静 定结 构 , 梁 墩 台 工后 均 匀 沉 降量 , 无 对 桥 对 砟 桥 面不 大 于 2 对有 砟桥 面 不大 于 3 m。 0mm, 0m
5 结 束 语
根据 对 不 同桩 基 沉降计 算方 法 的分析 、 比较 , 路 铁

度 m( / ) ka /。 ̄ Ma琵 / k m) ̄ P角 () /P N /

桩基沉降计算

桩基沉降计算


(3)等效矩形
实际工程的建筑平面十分复杂,完全矩形截面 很难遇到。下图为工程中的几个实际平面: 从计算上看,换算截面的长宽比对计算结果影响 较大。 德州A区1l1号,形状如图1。 基础尺寸44 x l5m,面积换算正方形Bc=25.4。 按照矩形L/B=3,l/d=78,Sa/d=3.8,nb=8.5 计算, ψe=0.38,沉降S=146mm; 按照正方形形L/B=1,l/d=78,Sa/d=3.8, nb=8.5计算,

(4)计算沉降点 JGJ94—94给出了桩基础角点和中心点计 算沉降方法。本次工程统计资料98%均为 桩箱、桩筏基础,且未标明是中心还是角 点沉降,因此根据对规范的理解,本次计 算,所有结果均为矩形基础中点最终沉降 量,资料与之对应的是,总沉降量或者是 实测沉降的最大值。

4 桩基沉降经验系数ψ说明 (1)回弹再压缩与桩身压缩 桩基沉降计算经验系数是大量实测数据统 计的结果,在沉降观测资料里,已经包含 了回弹再压缩与桩身压缩因素,因此,不 再单独列出二者对桩基沉降计算的影响结 果。


1 等效系数ψe 运用弹性半无限体内作用力的Mindlin位移解, 基于桩、土位移协调条件,略去桩身弹性压缩, 给出匀质土中不同距径比、长径比、桩数、基础 长宽比条件下刚性承台群桩的沉降数值解:
Q一群桩中各桩的平均荷载; Es一均质土的压缩模量; d一桩径; wM_一Mindlin解群桩沉降系数,随群桩的距径比、 长径比、桩数、基础长宽比而变。

(2) 运用弹性半无限体表面均布荷载下的 Boussinesq解,不计实体深基础侧阻力和应 力扩散,求得实体深基础的沉降:

m一矩形基础的长宽比;m=a/b; P一矩形基础上的均布荷载之和。

mindlin解群桩沉降系数

mindlin解群桩沉降系数

mindlin解群桩沉降系数一、引言本文介绍了利用M ind l in解法来计算群桩沉降系数的原理和方法。

群桩是指多个桩基按照一定的排列形式分布在地基中,常见的布置形式有矩形、平行四边形等。

沉降系数是评估地基土层的承载能力和桩基设计的重要参数之一,而群桩的沉降特性与单桩有很大的差异。

Mi nd li n解法是一种常用的群桩沉降系数计算方法,本文将详细介绍该方法的理论基础和计算步骤。

二、Mindli n解法的原理M i nd li n解法是基于地基弹性理论和弹性平衡原理的一种群桩沉降计算方法。

其基本假设是地基土层为弹性介质,桩基为刚性体,而且桩之间不存在桩桩相互作用。

此外,Mi nd li n解法忽略土层的非线性变形和渗流效应。

M i nd li n解法通过求解地基土层的位移场和应力场,进而计算出群桩沉降系数。

在计算过程中,需要确定土层的力学参数和群桩的几何参数,以及施加在桩基上的荷载情况。

三、计算步骤M i nd li n解法的计算步骤如下:1.地基土层的参数确定首先需要确定地基土层的力学参数,包括土层的弹性模量、剪切模量和泊松比等。

这些参数可以通过现场勘探和实验室试验来获取,或者根据地层资料进行估算。

2.群桩的参数确定接下来,需要确定群桩的几何参数,包括桩基的直径或截面积、桩间距和桩的长度等。

这些参数可以通过现场测量和设计文件来获取。

3.荷载情况的设定确定施加在桩基上的荷载情况,包括垂直荷载和水平荷载等。

垂直荷载可以通过建筑设计文件或者现场测量来确定,而水平荷载可以根据工程实际情况进行估算。

4.构建数学模型根据地基土层和群桩的参数,构建数学模型。

其中,地基土层可以采用弹性或者半空间模型进行简化,而群桩可以采用弹性采样模型进行建模。

5.求解位移场和应力场利用边界条件和位移-力关系,求解地基土层中的位移场和应力场。

这可以通过数值解析法或者有限元法等计算方法进行计算。

6.计算群桩沉降系数根据求解得到的位移场和应力场,计算群桩的沉降系数。

群桩基础某单桩承载力计算

群桩基础某单桩承载力计算

群桩基础某单桩承载力计算
群桩基础是指多个桩共同共享荷载的一种基础形式。

在一些土质条件较差的情况下,使用单桩作为基础常常会出现承载力不足的情况。

此时,可以通过使用多个桩同时承载荷载来提高整体承载力,降低基础沉降,增加基础的稳定性。

群桩基础单桩承载力的计算,一般可采用邱启明法进行分析。

该方法是以桩顶水平位移为基础,根据荷载-沉降曲线的变形特征判断桩顶承载力。

首先,需要确定各个桩之间的距离,并根据实际情况选择合适的计算高度。

然后,根据各个桩的直径、长度及桩间距等参数计算每个桩的单桩承载力。

这里可以使用公式:
Qs=α*Nc*A*c+α*Nq*A*q+α*Ng*A*γ
其中,Qs为单桩的承载力,α为整体系数,Nc、Nq、Ng分别为桩端土的轴力系数、桩端土的静外抗力系数和桩体积土的重力系数,A为桩的截面面积,c、q、γ为相应的土的参数。

接下来,根据桩的相对刚度按照机构分析的原则确定各个桩的水平位移。

然后,根据桩的刚度系数计算各个桩的荷载。

最后,根据实际的荷载-沉降曲线,通过比较计算得到的承载力和实际荷载确定群桩基础单桩的承载力。

此外,还有其他的计算方法可供参考,如静力触探法、动力触探法、振动法等。

不同的方法适用于不同的土质条件和工程要求,需要根据实际情况选择合适的计算方法进行分析。

总之,群桩基础单桩承载力的计算是一个复杂的问题,需要综合考虑土质条件、桩的直径、长度、桩间距、荷载等因素,通过合适的计算方法得出准确的结果,以确保基础的安全稳定。

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

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。

群桩沉降及周围土体沉降的计算

群桩沉降及周围土体沉降的计算

群桩沉降及周围土体沉降的计算群桩沉降及周围土体沉降的计算群桩基础是目前较为普遍使用的复合地基处理方式之一,由于其具有结构承载能力强、适应性广、可长期稳定等优点,因而在土建工程中被广泛应用。

然而,在工程实践中,群桩基础也存在一些问题,其中最典型的问题就是群桩之间的相互作用和周围土体沉降问题。

因此,如何准确地计算群桩沉降及周围土体沉降,对于保证工程的安全、稳定起着至关重要的作用。

本文将对群桩沉降及周围土体沉降的计算方法进行简单介绍和分析。

一、群桩沉降的计算方法1.排列方式对计算影响群桩沉降的计算方法一般分为两种,即单桩计算法和组合力法。

在单桩计算法中,假定每个桩的受力状态相同,按照单桩沉降曲线进行计算。

组合力法则是将多个桩的受力状态同时考虑,采用较为复杂的组合力学方法进行计算。

然而,在实际工程中,群桩之间的排列也会对计算结果产生影响。

当桩排布的中心线距离相对比较小时,桩之间的互相作用会使桩的受力状态发生变化,产生相互扰动。

在这种情况下,单桩计算法对于计算结果的准确性会有较大影响。

2.单桩计算法单桩计算法是最为简单、直接的计算方法,适用于单桩或者桩排布距离比较大的情况。

计算方法可以采用半经验公式进行,根据桩顶荷载、桩身周长等数据计算单桩的沉降变形。

其中,单桩沉降公式通常采用人工挖孔法或动探等方法采集的土质力学参数,可以采用约束模量法和弹塑性方法等进行计算,按照单桩受荷的弹性、弹塑性和塑性状态计算。

需要注意的是,单桩方法计算时,桩头和桩身沉降不能完全分开,必须在两者之间建立连接。

3.组合力法组合力法是将整个群桩看做一个整体,采用力平衡实现对整个体系的计算。

这种方法计算的准确性相对较高,适用于桩与桩之间距离较小、联合作用明显的情况。

在组合力法中,桩排布的形式和土层的性质对计算过程影响较大。

二、周围土体沉降的计算方法周围土体沉降是群桩基础中的另一个问题,其计算方法主要分为两种,即有限元法和碟形法。

1.有限元法有限元法是目前较为广泛采用的计算方法之一,基于理论分析,将土壤划分为有限的单元,采用有限元的计算方法进行分析和研究。

桩基础沉降计算方法综述

桩基础沉降计算方法综述


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 ( )

… )
1 一 为桩 的 入 土 之深 度 。

桥梁群桩基础沉降计算

桥梁群桩基础沉降计算
2 考 虑 “ 筋效 应 ” 时 土 中桩 与桩 相 互作 用 系数 加
分 析 图 1中两 相 同桩 组 成 的 桩 基 础 。 桩周 土 分 为 n层 ,每 层土 剪切 模 量 和厚 度 为 G 、Z,基 底 土 剪 i 。 切 模 量 和 泊 松 比 为 G 、u ,桩 长为 Z ,桩 半 径 为 r,桩 尖 离 刚 n 性层 距 离 为 h ,两桩 相距 为 s ,桩 的 弹 性 模 量 和 截 面积 为 , A ,并认为桩土界面充 分接触 ,不发生滑移 。
[ ]=
0 0 0
1 一k 0 1
{ : ] } p[ { }n S l
式中
( [] [ J J 5 =L ] ) 。 ]
i L i
对 于刚性 承台 对

各桩桩顶沉降相同。
() 6
[] l F= i

对于柔性承台 ,各桩荷载相同 ,根据式 ( ) 3
p = 。 ( 1 ~ n ) () 4
[]=[ 兀[ ] L L] 厶
1 一 1 0 0
0 0 0 0
() 9
(0 1)
式中 n ——桩群 中桩 的总数 目。 将式 ( )代入式 ( ) 4 2 ,可 以直接得 到各 桩的桩 顶沉 降。


考虑群桩基础 间土的分层、桩对 土的 “ 筋效应 ”及桩 与桩相 互作 用情 况下 的剪切 变 加
形传递 法用于计 算桥 梁群桩基础沉 降 相 互作 用 剪切 变形 沉 降
引 言
剪切 变形 传 递 法 … 最 早 由 C oe ( 9 4 提 ok 17 ) 出,后来 由 R n o h发 展成 为 一种 简单 而 又 比较成 adl p 熟 的桩基础计算方法 ,它认 为在工作荷载下 ,桩侧和 桩尖处 的土体塑性变形不明显 ,故采用 线弹性理论和 叠加原理进行沉降分析 ,将群桩 中每根桩 由自身荷载 引起的沉降 和受其 它 荷载 影 响所 产生 的沉降 叠加 起 来 ,求得群桩沉 降。本文将其推广用 于桩 间土分层 的 情 况 ,考虑群桩基础问土 的分层和桩对土的 “ 加筋效 应 ” ,桩 与桩相互作用 系数 ,并使计算得到简化。

桩基沉降计算

桩基沉降计算

(3)等效矩形 实际工程的建筑平面十分复杂,完全矩形截面很难遇到。下图为工程中的几个实际平面: 从计算上看,换算截面的长宽比对计算结果影响较大。 德州A区1l1号,形状如图1。 基础尺寸44 x l5m,面积换算正方形Bc=25.4。 按照矩形L/B=3,l/d=78,Sa/d=3.8,nb=8.5计算, ψe=0.38,沉降S=146mm; 按照正方形形L/B=1,l/d=78,Sa/d=3.8,nb=8.5计算, ψe=0.29,沉降S=120mm; 实测沉降143mm。 本次计算中,均按照建筑平面外沿取长宽比,以得到与实际符合的经验系数。
等效系数ψe 运用弹性半无限体内作用力的Mindlin位移解,基于桩、土位移协调条件,略去桩身弹性压缩,给出匀质土中不同距径比、长径比、桩数、基础长宽比条件下刚性承台群桩的沉降数值解: Q一群桩中各桩的平均荷载; Es一均质土的压缩模量; d一桩径; wM_一Mindlin解群桩沉降系数,随群桩的距径比、长径比、桩数、基础长宽比而变。
等效果作用分层总和法桩基一点最终沉降量计算式
01
02
其中zi、z(i-1)为有效作用面至i、i一1层层底的深度;αj、α(i-1)为按计算分块长宽比a/b及深宽比Zi 、z(i-1)/b、 由附录 D 确定。 p0为承台底面一载效应准永久组合附加压力,将其用于桩端等效作用面。
3桩基沉降经验系数ψ统计 本次规范修编时,收集了软土地区上海、天津,一般第四纪土地区北京、沈阳,黄土地区西安共计1 5 0份已建桩基工程的沉降观测资料,由实测沉降与计算沉降之比ψ与沉降计算深度范围内压缩模量当量值Es的关系如图5.5.1,同时给出ψ值列于规范表5.5.1 0。详细分析过程如下:
短边布桩数nb
(2)短边布桩数nb 对于规则桩承台,nb总为整数:但是在实际工程计算中,nb总为小数,本次计算所有短边计算桩数,均是计算值,没有取整。当桩数比较少时,nb对φe的计算结果影响较大,但是桩数较多时,影响较小。 银河宾馆,L/B=1,l/d=9 8,Sa/d=3.2 nb=1 6.4时,ψe=0.3 nb=1 6.0时,ψe=0.2 9 8 nb=1 7.0时,ψe=0.3 0 5 小北门高层工房,L/B=2.8,l/d=67.5,Sa/d=5.3 nb=8.2时,ψe=0.442 nb=8.0时,ψe=O.438 nb=9.0时,ψe=O.455 可见,其误差<3%,可以接受。
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桥梁群桩基础沉降特性与计算方法任丽芳穆兰杜玉林(石家庄铁路职业技术学院河北石家庄 050041)摘要:由于群桩基础受多方面的影响和作用,使其受力状态非常复杂,目前它仍是岩土工程领域的研究热点。

简要阐述群桩基础的沉降特性,然后对群桩基础常用的沉降计算方法进行详细论述,并对各种方法进行相应的评价。

关键字:桥梁群桩基础沉降特性沉降计算中图分类号:U445.55文献标识码:A文章编号:1673-1816(2006)04-0007-05 1 引言近年来,随着现代土木工程朝着超高、超重、超大的方向发展,对地基基础的要求也更加严格。

由于桩基础与其他实体基础相比具有很多的优点,在软土地基上应用非常广泛,并且经常采用大规模的群桩基础。

而现实中的桩群由于桩间距受结构构造的限制不能过大,从而产生了群桩效应。

群桩效应是指对于大规模群桩基础由于荷载大桩数多,沉降问题较单桩要突出,甚至要比单桩多几倍甚至几十倍。

因此,在工程设计中控制沉降就成为群桩基础设计的关键问题。

2 群桩基础沉降特性群桩基础由于其独特的构造形式,在荷载传递和变形发展过程中表现出如下特性:(1)群桩基础中由于桩间土的附加应力叠加,产生了群桩效应。

这种群桩效应不但使得基桩沉降量增大,而且改变了桩和土的受力状态,使得上部荷载很大一部分由桩的侧摩阻力来平衡。

(2)群桩基础荷载传递和变形发展过程中,桩侧摩阻力由桩端逐渐向上发挥,并在桩端处发生应力集中,使得沉降主要发生在桩端附近的地基土里。

(3)群桩基础中由于承台及承台底土的相互作用,使得桩间土压缩可承担一部分荷载。

影响群桩基础沉降的因素众多,一般来说,可能包括土的性质、群桩几何尺寸(如桩距、桩长、桩数、桩基宽度与桩长的比值等)、施工工艺、荷载大小、荷载的持续时间、上部结构刚度以及承台的设置方式等。

(4)由于承台—群桩—土之间复杂的相互作用,使得群桩支撑体系有着复杂的变形和受力状态,尤其是考虑到接触面的存在,要计算承台与桩间土以及桩与土的接触应力和不协调变形,因此对计算方法的要求很高。

由于群桩基础受多方面的影响和作用,使其受力状态非常复杂。

因此,要寻找某一种方法把这收稿日期:2006-09-21 作者简介:任丽芳(1977-),女,汉,河南省洛阳人,硕士,研究方向地质工程。

 石家庄铁路职业技术学院学报 2006年第4期些因素都考虑进去是很有难度的。

目前尽管群桩基础沉降问题的研究方法和成果较多,但仍未能找到合理准确的桩基础沉降计算方法,它仍是岩土工程领域的研究热点。

3 群桩基础沉降计算方法3.1 等代墩基法3.1.1 基本原理等代墩基法也称为实体深基础法,其基本思想是将承台下的群桩和桩长范围内的桩间土体看作是一个等效墩基的实体深基础。

在这个等代墩基础范围内,桩间土体不发生相对位移,桩间土不产 生压缩变形,如同实体基础一样,用计算浅基础沉降的分层总合法计算群桩基础的沉降。

3.1.2 计算方法(1)墩基底面积计算考虑桩基侧向摩阻力的扩散作用,按θ/4角度向下扩散,与扩散墩基底平面相交的平面作为扩展墩基的底面积。

对于矩形承台桩基础,扩展墩基的底面积为:F =A ×B =(a +2L t g θ/4)(b +2L t g θ/4) (1)其中:A 、B 分别为假想扩展墩基的底面的长度和宽度(m );a 、b 分别为群桩桩顶外围矩形面积长度和宽度(m );L 为承台底面至扩展墩基底面的距离(m );θ为群桩侧面土层内摩擦角的加权平均值。

(2)竖向附加应力计算采用弹性理论的Boussinesq 解来计算,从假想扩展墩基底平面算起。

cz FG P σσ−+=0 (2) 式中:P 为作用在承台中心的竖向荷载;G 为扩展墩基自重;F 为扩展墩基面积;cz σ为假想扩展墩基底面处的土的自重应力。

(3)桩基沉降量计算采用分层总和法计算,可采用压缩模量计算,也可采用土工试验得出的压缩曲线计算。

采用压缩模量计算沉降公式为:i ni si zi s h E m s ∑==1σ (3)式中:n 为基础宽度内,假想扩展墩基地面至计算土层的土的分层数;E si 为第i 层土的压缩模量(kPa );h i 为第i 层土的厚度(m );σzi 为第i 层土中的平均竖向附加应力(kPa );m s 为沉降修正系数,取m s =1.3。

采用压缩曲线计算沉降公式为:i ni ii i s h e e e m s ∑=+−=11211 (4) 式中:为第i 层土在自重应力下土的孔隙比,从压缩曲线上读取;e 2i 为第i 层土在自重应力加竖向附加应力下土的孔隙比,从压缩曲线上读取,其余符号意义向上。

3.1.3 方法评价第4期 任丽芳,等 桥梁群桩基础沉降特性与计算方法等代墩基法实质上是一种基于工程经验的方法,由于它认为桩与土之间不发生相对错动,且不考虑桩间土的压缩变形,因此不能准确反映桩与桩和桩与土之间的相互作用,也就不能全面准确反映群桩基础的工作性状,因此只能作为工程设计的一种简化计算方法。

由于将上部荷载直接作用在桩端处地基土上来计算沉降,从目前的计算经验来看,采用等代墩基法的计算结果比实测结果偏大。

3.2 弹性理论法3.2.1 基本原理弹性理论法假定弹性地基中有两根刚度和长度完全相同的桩,作用着相等的竖向荷载,对于桩群中的每一根桩,基于弹性半空间中竖向荷载作用下的Mindlin 解答计算桩侧土体位移,写出一根桩的位移方程式,然后根据桩土位移协调的假定,建立静力平衡方程,求得桩体位移。

然后求得两根桩的沉降以后,就可利用相互影响系数来表示两根桩沉降的相互影响,然后应用弹性理论的应力叠加原理,把弹性介质中二根桩的分析结果扩展到一组桩群中去。

3.2.2 计算方法对于桩i 和桩j 组成的桩群,相互作用系数αij : ii ijij i δδα= (5)式中:ij δ为由i 桩上单位荷载对j 根桩所引起的沉降;ii δ为由i 桩上单位荷载对自身所引起的沉降;ij α是桩的长径比、距径比、桩土模量比、土层厚度比有关的系数。

对于n 根几何尺寸相同的群桩,桩k 的沉降S k 可利用叠加法表示为:i ni ki k p s s ∑==11α (6)式中:s 1是单位荷载下孤立单桩的沉降,p i 是桩i 的荷载,αki 是相应于桩i 与桩k 之间的相互作用系数,其中αkk =1。

因此,对于所有桩的沉降可用矩阵表示如下:{}[]{}p s s α1= (7)3.2.3 方法评价弹性理论法的突出特点是对桩距大、布桩不规则、桩长不一的群桩,可根据实际几何特征计算沉降。

但是,该计算方法是以土体均质和各向同性为前提的,对于土性差别较大的多层土这种方法就不能很好的适用了。

另外,弹性理论法没有考虑桩间土也承担着一定的荷载,并会发生压缩变形。

因此,基于弹性理论的解析解法有很多不符合实际的假设,计算结果和实际情况相差较大,需要进一步改进。

3.3 等效作用法3.3.1 基本原理此法将均质土中群桩沉降的Mindlin 解与均布荷载下矩形基础沉降的Boussinesq 解之比值用以修正等代墩基的基底竖向附加应力,然后按一般分层总和法计算群桩沉降。

3.3.2 计算方法(1)竖向附加应力计算从桩端平面算起,忽略桩基自重所产生的附加应力,桩端底面的竖向附加应力采用Boussinesq石家庄铁路职业技术学院学报 2006年第4期解计算。

00c FN σσ−= (8) 式中:N 为作用在承台底面中心的竖向荷载(kN );F 为扩展墩基底面(m 2);σc0为假想扩展墩基底面处的土的自重应力(kPa )。

(2)沉降计算公式桩基础的最终沉降量从桩底面算起,采用分层总和法计算。

矩形承台基础中心沉降计算公式:∑=−−−=n i sii i i i s E c z c z s 11104ψσψ (9) 式中:ψs 为桩基沉降计算经验系数;ψ为桩基等效沉降系数;σ0为桩端底面的竖向附加应力(kPa ); n 为沉降计算深度范围内的土层数;z i ,z i -1分别为自基础底面至i 层土和i -1层土底面的距离;c i ,c i -1分别为自基础底面至i 层土和i -1层土底面深度范围内平均附加应力系数;E si 为基础底面以下受压土层第i 薄层土的压缩模量(kPa )。

(3)压缩厚度z 0的计算:压缩厚度取桩尖平面下竖向附加应力等于0.2倍土的自重应力处。

(4)桩基等效沉降系数ψbm w w =ψ (10) 式中:w m 是刚性承台群桩基础按Mindlin 解计算的沉降量(m );w b 是刚性承台下等代墩基按Boussinesq 解计算的沉降量(m )。

3.3.3 方法评价等效作用法通过引入等效沉降系数ψs ,将在计算中复杂但合理的Mindlin 解与计算简单但不太合理的Boussinesq 解之间建立关系,使该法不仅能考虑群桩几何特性等因素对沉降的影响,且便于将计算参数编制成表格后在工程中推广应用。

然而,因现有桩基工程中沉降观测资料较少,难以就持力层、土的压缩性、土层剖面等因素对该法中的经验系数ψ的综合影响作出合理分析,从而大大影响计算精度。

此外,该法不能考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响,故不适应于桩距大于6倍桩径的群桩。

3.4 数值分析法近年来,随着大型高速电子计算机的迅速发展,数值计算方法在求解复杂工程问题中的应用也越来越广泛,促进了基于数值方法的发展。

数值方法的突出优点是能够较好地考虑诸如介质的各向异性、非均质特性及其随时间的变化、复杂边界条件和介质不连续性等复杂地质条件。

高速电子计算机的广泛使用,解决了冗繁的数值运算问题,因而数值方法日益广泛地应用在工程地质问题分析的各个方面。

主要方法:在工程地质问题分析中,最常用的数值方法包括有限差分法、有限单元法、离散单元法、边界单元法和半解析元法。

这些数值方法都有各自的特点及适用条件,应当根据具体工程地质问题的特点及其边界条件加以选用。

(1)有限差分法有限差分法是最早出现的数值方法,其基本原理是从物理现象引出相应的微分方程,再经离散化得到差分方程。

它是以系数的差分公式解微分方程,以未知系数的连续变化为前提的。

第4期任丽芳,等桥梁群桩基础沉降特性与计算方法(2)有限单元法有限单元法的基本原理是把连续体离散化为一系列的邻接单元,每个单元内可以任意指定各种不同的力学性态,从而可以在一定程度上更好的模拟地质体的实际情况,特殊的节理元,可以有效地模拟岩体中的结构面。

(3)离散单元法离散单元法的基本原理是最简单、最基本的牛顿第二定律。

以受裂隙切割成分离的块体为出发点,块与块之间的相互作用是块体的角与面或面与面之间的接触作用,且块体可以允许有大的位移。

(4)边界单元法边界单元法的理论基础是表述Betti互等定理的积分方程。

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