柱下承台冲切计算的比较分析ok
承台抗冲切和剪切计算
承台抗冲切和剪切计算在进行混凝土构件设计,如板、基础、承台,经常会遇到是否要同时验算冲切和剪切的问题,规范针对不同的构件规定了必须验算的内容,但是对冲切和剪切概念上,仍有很多地方不甚清楚。
出于稳妥考虑,我们对冲切和剪切的概念和具体验算的选择做进一步的说明。
一、常见规范中对冲切和剪切承载力验算的条款下表总结了常见规范中对冲切和剪切承载力验算的条款:表一常见规范对冲切和剪切承载力的验算要求综合各现行规范,对验算冲切承载力的同时,是否要做抗剪验算,有如下结论:1.对普通板类构件,各规范未明确规定需要验算剪切承载力;2.对无筋扩展基础,各规范均要求对基地反力大于300Kpa的情况验算受剪;3.对扩展基础,国家地基规范在条文说明8.2.7和附录S中提到了柱下独立基础的斜截面受剪折算宽度,可见是应该做抗剪验算的;广东省地基基础规范9.2.7,明确要求验算墙下条基的受剪承载力,要求附加条件验算柱下矩形基础受剪承载力;4.对桩承台和梁板式筏板基础,各规范均明确要求同时验算剪切承载力。
5.由上可见,通常抗剪验算都是没法省略的。
各规范对冲切和剪切承载力验算的荷载取值、计算截面略有差别,选用公式时宜慎重。
二、对常见混凝土构件关于剪切和冲切对比的内容收集表二冲切和剪切的若干对比三、广东省建筑地基基础设计规范对冲切和剪切问题的看法广东省建筑地基基础设计规范对冲切和剪切问题的描述,参见条文说明9.2.7,摘录如下:“一般说来,柱下单独基础板双向受力,墙下条形基础板单向受力,冲切和剪切,其破坏机理类似,承载力均受混凝土的抗拉强度所控制。
不同的是剪切破坏面可视为平面,而冲切破坏面则可视为空间曲面,如截圆锥、截角锥或棱台及其他不规则曲面等。
故剪切又称单向剪切(one way sherar);冲切有时候也称冲剪,又称双向剪切(punching, two way shear)。
对于双向受力的柱下单独基础应验算控制截面的受冲切承载力,必要时应验算抗剪承载力;对于单向受力的墙下条形基础只需验算控制截面的受剪承载力……“实际工程中有这种情况,由于场地或者柱网布置所限,柱下独立基础长边与短边之比大于2,基础底板近乎单向受力,应验算基础的受剪切承载力。
浅谈多桩矩形承台抗冲切计算3900字
浅谈多桩矩形承台抗冲切计算3900字摘要:根据国内现行规范,本文通过工程实例,运用常规方法对桩基础承台进行抗冲切验算。
毕业关键字:多桩矩形承台抗冲切实例一、前言在工程建设中桩基础的应用非常广泛,而且种类繁多。
在设计过程中,桩基础承台的抗冲切验算是十分常见和重要的。
桩基承台是柱与桩的转换层,将柱子承受的荷载传递给桩基,其应力分布较为复杂。
本文就笔者对多桩矩形承台抗冲切验算过程的理解,根据实际工程中如何进行柱下四桩承台进行举例验算。
二、桩基承台计算要点在局部荷载或集中反力作用下,在承台内产生正应力和剪应力,尤其在柱(桩)头四周合成较大的主拉应力,当主拉应力超过混凝土抗拉强度时,沿柱(桩)头四周出现斜裂缝,最后在板内形成锥体斜截面破坏,破坏形状像从板中冲切而成,故称冲切破坏,为斜拉破坏。
冲切有时候也称冲剪,又称双向剪切。
对于双向受力的柱下单独基础应验算控制截面的受冲切承载力。
冲切破坏锥体的选取是抗冲切计算的重要步骤。
柱下桩基承台实际上相当于一个由多个集中力(即桩)作用下的倒立板柱,基底反力不连续,冲切破坏一般发生在桩顶内侧的连线上,这种破坏在45°斜线以内也可能发生,因此承台破坏锥体并不一定是唯一的。
破坏锥体的选用应符合实边缘连线所构成的四棱截锥体,截锥侧面坡角应不小于45°,当坡角小于45°时取45°,实际情况中存在多个破坏锥体时,对于出现的每种情况均应进行冲切验算。
承台的冲切强度有两种:一种是柱对承台自上而下的冲切,另一种是桩顶竖向净反力对承台自下而上的冲切1、柱对承台的冲切承台在承受柱传来的荷载时,若承台厚度不足,就会发生冲切破坏,咋珠子的四周形成一个不大于45度的斜面冲切破坏锥体。
对于矩形截面柱的矩形承台,在柱与承台交接处以及承台变阶处,可按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)公式计算:Fl≤2*[β0x*(bc+a0y)+β0y*(hc+a0x)]*βhp*ft*h0 (基础规范8.5.17-1)Fl=F-ΣNi(基础规范8.5.17-2)β0x=0.84/(λ0x+0.2) (基础规范8.5.17-3)β0y=0.84/(λ0y+0.2) (基础规范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柱顶边缘连线构成的锥体,锥体与承台底面的夹角不小于45°;H0――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,当h不大于800mm时,βhp取1.0;当h大于或等于2000mm时,βhp取0.9,其间按线性内插法取用;β0x、β0y――冲切系数;λ0x、λ0y――冲跨比,λ0x=a0x/h0,λ0y=a0y/h0,λ0x=a0x/h0,a0x、a0y为柱边或变阶处至桩边的水平距离;当a0x(a0y)<0.2 h0时,a0x(a0y)=0.2h0;当a0x(a0y)>h0时,a0x(a0y)=h0;F――柱根部轴力设计值;ΣNi――冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和。
《精讲》之桩基承台验算
hp ------承台受冲切承载力截面高度影响系数;
h0、h10 ------承台冲切破坏锥体的有效高度;
------柱(墙)冲切系数;
------冲跨比。
【例题 58】某 9 桩承台基础,承台混凝土强度等级 C 25 ( f t 1270kN / m 2 ),柱截面
0.7 m 0.7m ,承台尺寸 4.0m 4.0m ,承台高度 1.1m ,有效高度 1.06m ,桩径 0.5m ,桩距
N l [ 1x (c2 a1 y / 2) 1 y (c1 a1x / 2)] hp f t h0
hp 1
h 800 (当 h 800mm时取800,当h 2000mm时取2000 ) 12000
0.56 1x 0.2
1x
1 y
0.56 1 y 0.2
a1 y h0
1x
2
a1x h0
1 y
第四篇
第4章
承台计算
须满足 0.25 1x 1
须满足 0.25 1 y 1
( a )锥形承台
( b )阶形承台
式中: N l ------不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合作用下角桩的反力设计值;
1x、1 y ------角桩冲切系数; hp ------承台受冲切承载力截面高度影响系数;
承台计算
受基桩的冲切承载力
受桩群的冲切承载力
hp 1
h 800 (当 h 800mm时取800,当h 2000mm时取2000 ) 12000
N
N l 2.8(b p h0 ) hp f t h0
li
2[ 0 x (by a0 y ) 0 y (bx a0 x )] hp f t h0
承台冲切和抗剪验算
承台冲切及抗剪验算1、 三桩承台:(1) 墙柱冲切验算:三桩承台上竖向荷载设计值为F=3369KN承台抗冲切力为N=2[()()]Ox c oy oy c ox hp t o b a h a f h βββ+++=2[0.92(0.40.71)1(0.80.64)] 1.0214301⨯⨯++⨯+⨯⨯⨯=7179KN F<N 。
重切满足!(2) 角桩冲切验算:桩设计反力值为N l =1110KN承台抗冲切力为: N= 11111(2)tan 2hp t o c a f h θββ+=0.933×(2×0.9+0.4) ×1.02×0.577×1430×1=1727KNN>N l 重切满足!(3) 承台抗剪验算:承台承受最大剪力为V=2×1110=2220KN承台抗冲剪力为:V L = hs t o o f b h βα=0.946 ×1.346×1430×2.84×1=5171KNV L >V, 抗剪满足!2、 四桩承台:(1)墙柱冲切验算:四桩承台上竖向荷载设计值为F=4251KN承台抗冲切力为N=2[()()]Ox c oy oy c ox hp t o b a h a f h βββ+++= 2[1.4(0.40.4) 1.86(0.80.2)] 1.0214301⨯⨯++⨯+⨯⨯⨯=8693KN F<N 。
重切满足!(2)角桩冲切验算:桩设计反力值为N l =1110KN承台抗冲切力为:N= 121111[(/2)(/2)]x y y x hp t o c a c a f h βββ+++=[0.933×(0.9+0.2/2)+1.244 ×(0.9+0.4/2)] ×1.02×1430×1=3359KN N>N l 重切满足!(3)承台抗剪验算:承台承受最大剪力为V=2×1110=2220KN 承台抗冲剪力为:V L = hs t o o f b h βα=0.946 ×1.25×1430×3×1=5072KNV L >V, 抗剪满足!3、五桩承台:(1)墙柱冲切验算:五桩承台上竖向荷载设计值为F=4251KN承台抗冲切力为N=2[()()]Ox c oy oy c ox hp t o b a h a f h βββ+++= 2[1.4(0.40.4) 1.86(0.80.2)] 1.0214301⨯⨯++⨯+⨯⨯⨯=8693KN F<N 。
2022-2023年注册岩土工程师《岩土专业知识》预测试题12(答案解析)
2022-2023年注册岩土工程师《岩土专业知识》预测试题(答案解析)全文为Word可编辑,若为PDF皆为盗版,请谨慎购买!第壹卷一.综合考点题库(共50题)1.某灰土挤密桩单桩复合地基试验中,测试了桩顶反力和桩间土反力,复合地基载荷试验承压板直径为1.25m。
载荷试验的压力(反力)—沉降曲线见下图。
根据试验结果确定的桩土应力比为下列哪个选项?()A.3.0B.3.5C.4.0D.4.5正确答案:B本题解析:在复合地基设计中,桩土应力比是指在荷载作用下,桩顶应力和桩间土表面应力之比。
根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2012)附录B第B.0.10条第2款规定,对灰土挤密桩、土挤密桩复合地基,可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力。
本题中,s=1.25×0.008×1000=10mm,查图可得n=700/200=3.5。
2.根据《建筑地基基设计规范》(GB 50007—2011),下列关于季节性冻土地基防冻害措施的说法,哪些选项是正确的?()A.建筑基础位于冻胀土层中时,基础埋深宣大于场地冻结深度B.地下水位以上的基础,基础侧表面应回填厚度不小于100mm不冻胀的中、粗砂C.强冻胀性地基上应设置钢筋混凝土梁与基础梁D.当桩基础承台下存在冻土时,应在承台下预留相当于该土层冻胀量的空隙正确答案:A、C、D本题解析:A项,根据《建筑地基基设计规范》(GB 50007—2011)第5.1.8条规定,季节性冻土地区基础埋置深度宜大于场地冻结深度。
B项,第5.1.9条第1款规定,对在地下水位以上的基础,基础侧表面应回填不冻胀的中、粗砂,其厚度不应小于200mm。
C项,第5.1.9条第4款规定,在强冻胀性和特强冻胀性地基上,其基础结构应设置钢筋混凝土圈梁和基础梁,并控制建筑的长高比。
D项,第5.1.9条第5款规定,当独立基础连系梁下或桩基础承台下有冻土时,应在梁或承台下留有相当于该土层冻胀量的空隙。
桩基承台的柱下受冲切承载力计算体会
桩基承台的柱下受冲切承载力计算体会摘要】在桩基承台的结构设计中,承台的厚度往往由受冲切承载力控制。
实际工程中的柱下独立承台,尽管桩经常位于45°锥体范围内,承台仍有可能发生柱下冲切破坏。
【关键词】承台;冲切;冲跨比;冲切锥体Calculation experience of pile grating pillar die cutting bearing capacityCai Ying(China petroleum engineering CO. ,LTD Dalian companyDalianLiaoning116011)【Abstract】Structure design of pile grating stake foundation in, thickness that accepts a pedestal usually from is hurtled to slice loading stress control. The pillar in the actual engineering next die cutting platform, though the stake is usually located on inside 45 awl body scopes and accept a set to still take place pillar probably the bottom blunt to slice breakage.【Key words】Platform; Die cutting; Ratio of rise to span; Die cutting of cone1. 前言在我国沿海地区建造炼油厂,通常碰到厚度大压缩性高的软土层,对于高、重、大的构筑物及对沉降要求高的建、构筑物,天然地基是不能满足要求的,通常要考虑桩基方案。
设计时,承台设计是桩基设计中的一个重要组成部分,承台应有足够的强度和刚度,以便把上部结构荷载可靠地传给桩,并将各单桩连成整体。
柱下承台受剪切和冲切破坏的理解与分析
柱下承台受剪切和冲切破坏的理解与分析作者:申永先来源:《中国新技术新产品》2015年第22期摘要:柱下承台是会受到剪切和冲切的破坏,很多人对柱下承台剪切以及冲切的概念没有充分的理解,本文对破坏的机理,破坏面形式等方面进行了分析,希望可以使相关人员对剪切与冲切的概念更加了解。
柱下承台是混凝土结构的重要组成部分,在了解其受到的剪切与冲切力后,可以更好的维护混凝土结构的稳定性。
关键词:柱下承台;剪切;冲切;理解;计算中图分类号:TU47 文献标识码:A柱下承台是混凝土结构构件设计中重要的内容,由于柱下承台会受到剪切与冲切的破坏影响,所以,相关设计人员一定要利用专业的计算模式进行分析。
很多人对剪切与冲切的概念不够了解,这不利于对柱下承台受剪切与冲切破坏情况进行合理的分析。
本文对剪切与冲切的概念进行了介绍,希望帮助相关工作人员对柱下承台受剪切与冲切破坏进行更加深入的分析。
1 剪切与冲切相关概念介绍1.1 基本概念剪切与冲切都是斜截面破坏的一种形式,两种破坏方式在破坏机理方面有着极大的相似性,由于承载力与混凝土抗拉强度有着较大的关系,所以,为了控制其承载力,一定要合理确定混凝土的抗拉强度。
一些国外的资料中,对剪切与冲切的概念没有明显的区分,而是将二者统一称为剪切,我国对剪切与冲切两种概念,有着明确的区分。
剪切破坏也是柱下承台比较容易受到的破坏类型,剪切包括弯曲、扭转等类型,在分析柱下承台受剪力破坏时,可以通过分析受剪机理达到。
在对柱下承台的斜截面受剪情况进行分析时,需要选择适合的计算模型。
柱下承台上部会受到向下的压力,而其下部的钢筋会受到向上的拉力,斜裂缝间混凝土受到压力或拉力时,其斜截面也会受到较大的破坏力,这一破坏力与斜腹杆受到的破坏力有着较大的关系。
柱下承台剪切破坏面贯通其全部宽度,在发生断裂后,会形成一个断裂的平面,纯剪破坏也叫做单向剪切。
在设计的过程中,会将冲切分成多种类型,冲切属于双向剪切,是指在集中反力作用下,板的内部会产生较大的应力,在柱的四周也会产生较大的主拉应力,如果这一应力超过混凝土的抗拉强度,则在柱头的位置会产生较多的斜裂缝,板内由于应力比较大,会出现斜截面破坏,而破坏是板内冲切造成的,所以,也叫做冲切破坏,冲切破坏示意图如图1所示。
剪切与冲切的辨析及工程算例的探讨
剪切与冲切的辨析及工程算例的探讨在实际基础工程中,冲切和剪切这两个问题非常重要,许多人结构工程师对这两个概念比较模糊,然而剪切与冲切却是非常重要的两个概念,因为它们的破坏非常危险,本文就这两个名词展开解釋,并归纳规范中关于冲切和剪切的应用。
希望读者对明白概念,懂得用法。
1什么是剪切。
材料力学中定义是这样的,杆件受到一对于杆件垂直、大小相等、方向相反、作用线相距离很近的外力作用,在这对力作用下杆件两部分将沿与外力作用线平行的截面发生相对错动,即发生剪切变形。
当然这是相对于杆件而言,混凝土我们经常遇到的是混凝土梁的斜截面破坏和基础底板类构件的剪切破坏。
2什么是冲切。
对于一阶独立基础而言,在柱子上施加集中力,当集中力足够大时,在柱边底部基础中发生近似45度方向的,斜拉裂缝,形成冲切角锥体。
究其根源是外力的作用下,板内产生剪应力和正应力,而板内在冲切角锥体的表面发生正拉应力占主导,当正拉应力超过板件的允许混凝土的抗拉强度时,就发生冲切破坏。
3剪切和冲切的力学对比分析1.破坏截面:剪切破坏为平面破坏形式,冲切破坏为空间破坏形式,有三维破坏特点,不属于平面破坏,一般发生在双向板中。
2.验算要求:剪切破坏计算的是剪应力,而冲切破坏计算的是45度方向的拉应力,工程中一般控制45度拉应力,即可。
3.破坏激烈程度:剪切破坏表现为延性破坏,冲切破坏表现为脆性破坏。
4剪切和冲切的实际应用4.1对于无筋扩展基础,为了保证基础不发生弯曲破坏,需要通过构造措施来保证基础的强度,建筑地基基础规范8.1.1条,基础高度H0≥0.5(b-b0)/tanα tanα:基础台阶的宽高比,其允许值详见表8.1.1注意刚性角范围内依然存在抗剪切验算问题。
当基础单侧扩展范围内基础底面处的平均压力值超过300kPa时,应验算墙(柱)边缘或者变阶处的受剪承载力。
4.2对于扩展基础。
(1)柱下独立基础,当冲切破坏锥体落在基础底面以内时,应验算柱与基础交界处以及基础变阶处的受冲切承载力;(2)对基础底面短边尺寸小于或者等于柱宽度加两倍基础有效高度的柱下独立基础,应验算柱(墙)与基础交接处的基础受剪切承载力。
浅谈柱下独立基础抗冲切与抗剪计算
浅谈柱下独立基础抗冲切与抗剪计算
柱下独立基础抗冲切和抗剪计算是基础工程建设中很重要的组成部分。
一、柱下独立基础抗冲切:
1、冲切力是指建筑物受到外力作用而产生的水平作用力,它可以通过基础混凝土和钢筋组合来抗御。
2、对于柱下独立基础的抗冲切计算,结构应满足其自重、水平抗力等要求,可采用二维有限元法或挠度发展法等方法,进行结构抗冲切分析,以验证独立基础的抗冲切性能。
3、如果结构抗冲切性能不达标,需通过加强抗冲切措施来增大抗冲力。
二、柱下独立基础抗剪计算:
1、剪力是指基础受到水平力或垂直力作用时产生的垂直力,可以通过运用抗剪性能、截面尺寸以及钢筋的分布等来抵消。
2、柱下独立基础的抗剪结构应满足抗剪极限状态,为此,需要根据荷载、地基状况以及柱下独立基础截面尺寸和钢筋配等信息来设计和分析独立基础抗剪结构。
3、如果发现抗剪结构抗力不满足要求,应采取改变基础形状,增加钢筋配等抗剪增强措施,以提高基础抗剪力能力。
总结:柱下独立基础抗冲切和抗剪计算在建筑物和结构的安全稳定性方面至关重要,为保证建筑物的健康以及安全稳定,必须采取正确的分析方法来检验建筑物的抗冲切和抗剪能力,并根据需要采取相应的增强抗力措施,以保证柱下独立基础的安全稳定。
柱下两桩承台计算及桩位偏差处理的分析
柱下两桩承台计算及桩位偏差处理的分析摘要:在做工程项目时,经常遇到软弱土层,重要车间等建筑物基础形式不适合用浅基础,宜采用桩基础形式。
柱下单桩、双桩、多桩承台形式中双桩承台不同于其他多桩承台,其宜按深受弯构件来计算承载力。
工程经验得出,圆砾层等坚硬土层作为桩基的持力层,采用锤击法施工的管桩或是长螺旋钻孔压灌桩,都容易出现桩位偏差。
本文阐述了双桩承台的主要计算过程,以及怎么去处理柱下双桩出现的桩位偏差问题。
关键词:两桩承台;深受弯构件;桩位偏差处理。
引言柱下两桩承台(/h<5.0,=1.15ln,ln为两桩净距)需要计算受弯,受剪承载力,不需要进行冲切承载力计算。
本文通过工程实例介绍双桩承台的主要计算过程。
同时对现场桩位出现偏差的情况,提供了一种新的处理思路,定性定量的分析问题解决问题。
1工程概况该工程场区地基不均匀,场地类别Ⅱ类,抗震设防烈度6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.05g。
采用独立基础对于几层大车间厂房来说显然不合适。
经过建设地周边实地考察,决定采用长螺旋钻孔压灌桩,桩径600mm,桩承载力特征值1750kPa,桩间距2100mm,两桩承台厚度1250mm,宽度1200mm,保护层厚度40mm。
通过模型计算后得出柱底荷载:基本组合1.3*恒+1.5*活承台底面荷载 :(考虑柱底剪力的影响)N=2755.7kN =4.7kN.m=5.1kN.m =0.9kN =-1.1kN考虑拉梁承担弯矩比例系数弯矩折减N=2755.7kN =4.2kN.m =4.6kN.m =0.9kN =-1.1kN两桩承台及覆土重: = 167.3×1.20= 200.8kN1.柱下两桩承台受弯受剪承载力计算桩号X Y桩净反力QN(kN)桩反力Q(kN)1-1050.00.01375.651476.04 21050.00.01380.051480.44桩总反力= 2956.5 kN; 桩均反力= 1478.2 kN= 1031.741kN.m = 1035.038kN.m= 1375.654kN = 1380.051kN两桩净距: = 1500.mm计算跨度: = 1.15*=1725.0mm根据《混凝土结构设计规范》附录G 深受弯构件G.0.2条,正截面受弯承载力应符合:M≤fy*As*z,z=αd(h0-0.5x),αd=0.8+0.04/h。
柱下承台受剪切和冲切破坏的理解与分析
柱下承台受剪切和冲切破坏的理解与分析
一、本质:
受剪破坏和冲切破坏的本质相同:混凝土“拉”裂,是一种斜截面破坏。
承载力均受混凝土的抗拉强度所控制。
(注:个人见解,这种的顺着受力方向破坏,或者破坏方向偏向受力方向的破坏形式,就是一种“拉”裂破坏,一种“切”破坏)
二、区别:
破坏的机理与本质是一样的,不一样的是破坏的位置(破坏面、破坏方式),即同为斜截面破坏的两种方式。
具体讲,有以下两点区别:
1、破坏面与破坏形式:
如果能够形成冲切破坏锥(①基础平面尺寸相对于上部构件尺寸够大,基础边长>上部构件边长+2倍基础厚度;②基础平面两个方向尺寸相对长度一致,长短边之比≯2),则形成冲切破坏,否则形成剪切破坏。
冲切破坏面则为空间曲面,剪切破坏面为平面。
2、受力模式:
冲切破坏是双向受力,剪切破坏面是单向受力。
桩承台冲切问题的探讨
桩承台冲切问题的探讨作者:刘志荣来源:《建筑工程技术与设计》2014年第18期摘要:本文简要探讨有关桩承台冲切的问题,仅供参考。
关键词:桩承台;冲切;计算一、引语随着经济建设的发展,国内的高层建筑越来越多,剪力墙、框架剪力墙结构逐渐成为主要的结构形式。
在广东大部分地区表面土均为填土或淤泥。
地基承载力无法满足承载力要求。
普遍采用桩基础,把荷载传入深层土岩层。
随层上部层数的增加,大承台,大型的联合承台也较为常见。
二、分析问题冲切破坏为脆性破坏,承台一旦冲切破坏将无任何预兆,直接破坏,而且,承台均埋在地下,破坏之后无法修复。
因此对承台冲切问题应予以重视。
《建筑地基础设计规范》在(GB50007-2011)对冲切的有关条文。
角桩对承台的冲切:多桩承台受角桩冲切的承载力应按下列公式计算。
公式对普遍方柱桩承台的冲切验算适用,但对剪力墙下桩基础则无能为力,而且如多柱桩承台把此公式验算则可以会出现偏不安全的情况。
对中间的桩也没有一个冲切验算的方法。
三、问题解决根据《基础规范》8.3.19多条文说明柱对承台的冲切计算方法。
规范编制的内曾考虑以下两种计算方法:方法一为冲切临界面截面取柱边0.5h外,当冲切临界与柱相交时,冲切力扣除相交那部分单柱承载力。
方法二为冲切椎体取柱边或承台变阶柱至相应桩顶内边缘连线所构成的椎体并考虑冲垮比的影响。
基础规范8.4.7条平板式筏基柱下冲切验算其中为相应作用的基本组合是的冲切力,对内柱取轴力设计值减去筏板冲切破坏锥体内的基底净反力设计值;对边柱和角柱,取轴力设计值减去筏板冲切临界界面范围内的基底净反力设计值。
该公式对桩冲切计算同样合适,正是以上的方法一。
对桩基计算假承台与桩顶连接为铰接,当不考虑不平衡弯矩;桩冲切时一般需把圆桩等效为方桩,可取,则公式可改为计算套用了筏板冲切公式,但取值时却按规范推荐公式中类似方法,取,忽略了角桩冲切系数。
与方法一,方法二计算原理均不相符。
因此在基础设计中不能直接采用软件计算结果。
柱下承台冲切计算的比较分析ok
不同规范下的柱下桩基础承台受冲切承载力计算的比较分析[提要] 本文用具体算例,对国内几本规范和美国ACI-318规范关于柱下桩基础承台受冲切承载力的计算进行了比较,并提出一些分析结论和自己的看法。
[关键词]桩基础独立承台冲切承载力THE COMPARISON OF CALCULA TED PUNCHINGBEARING CAPACITY OF PILE CAPUNDER COLUMN IN PILE FOUNDA TION AMONGDIFFERENT CODESAbstract:This paper has compared the punch capacities of pile cap under column in pile foundation, which are calculated by national code and American ACI-318 respectively. The calculations are shown with some examples in detail. Some analytical conclusions and ideas are givenKeywords: pile foundation pile caps punching bearing capacity1 前言桩基础是高层建筑中很常见的基础形式,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,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。
桥梁桩基承台的剪切及冲切计算
桥梁桩基承台的剪切及冲切计算摘要:本文通过对承台所受剪切力和冲切力的特征分析和比较对冲切和剪切的概念和具体验算的选择做进一步的说明,使我们更加明确剪切和冲切的概念和验算方法。
关键词:剪切;冲切;桩基承台一概述桥梁桩基承台是将桩基础和桥墩连接为整体的重要构件,通常结构是承台桩之上墩身以下的厚板,其作用为将桥梁上部荷载传递给桩基。
承台内部应力分布较为复杂,影响因素很多, 而在桩承台的计算中,各规范均明确要求同时验算剪切承载力和冲切承载力。
那么剪切和冲切有什么不同,各自验算方法又是什么呢?让我们试着分析一下。
目前国内桩基承台的计算方法,依据《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004(以下简称“新桥规”),“新桥规”承台冲切和剪切验算在原规范的基础上进行了一定的优化和修正,但是冲切和剪切的概念却并不明确,以至于许多同志对这两个概念还很模糊,那么下面我们就加以总结和区分。
二剪切和冲切的概念解析一般说来,柱下单独基础板双向受力,墙下条形基础板单向受力,冲切和剪切,其破坏机理类似,承载力均受混凝土的抗拉强度所控制。
不同的是剪切破坏面可视为平面,而冲切破坏面则可视为空间曲面,如截圆锥、截角锥或棱台及其他不规则曲面等。
故剪切又称单向剪切(one way sherar);冲切有时候也称冲剪,又称双向剪切(punching, two way shear)。
也就是说,两者相比,冲切是一个空间概念。
三剪切和冲切的区别我们还可以用小表来具体说明两者之间的异同:三具体验算方法抗剪验算“新桥规”中承台斜截面抗剪承载力是完全根据原规范混凝土的抗剪能力公式转化过来的,与普通受弯构件的混凝土抗剪公式(“新桥规”5.2.10式)相比,抗剪承载力有较大的提高,其原因是虽然两者都是根据同一公式得到的,但普通受弯构件的混凝土抗剪公式,是按剪跨比取3、纵向配筋率取2%~3%简化而来,对承台而言,由于剪跨比远小于3,虽然配筋也较上述数值小,但计算结果会比“新桥规”5.2.10式的计算结果大,而且一般情况下,随着跨高比的减少,梁的斜截面抗剪能力有一定的提高,承台的斜截面抗剪承载力的公式也符合该规律。
关于桩基承台计算的讨论
桥 梁关于桩基承台计算的讨论王 昕(辽宁省交通勘测设计院,沈阳 110005) 摘 要 桩基承台计算是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(J TG D62-2004)增加的新内容,笔者根据该规范与《美国公路桥梁设计规范-荷载与抗力系数设计法1994)的对比,提出了承台受弯、撑杆抗压承载力计算的几点意见,并对承台斜截面抗剪承载力、冲切承载力的计算进行了讨论。
关键词 承台 撑杆-系杆体系 抗剪 冲切1 概述《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(J TG D62-2004)(以下简称“新桥规”)已于2004年10月1日实施,桩基承台计算是该规范较旧规范增加的内容之一,笔者结合规范的学习,对承台计算提出几点思考,供大家参考。
2 承台受弯计算2.1 撑杆-系杆体系“新桥规”承台计算采用了《美国公路桥梁设计规范-荷戴与抗力系数设计法1994》(以下简称“美国规范”)“撑杆-系杆体系”的计算方法,该方法是根据假设的混凝土中的抗压撑杆和钢筋中抗拉系杆,以及在它们的交点处结点的几何形状,建立桁架模型,来确定混凝土的尺寸、钢筋的数量和配置。
“美国规范”对于与承台性质相似的牛腿和梁托,规定当悬臂长度大于梁托和牛腿高度时,按悬臂梁计算,当小于梁托和牛腿高度时,采用“撑杆-系杆”计算方法,因此“新规范”采用该方法进行承台计算是合适的。
2.1.1 “撑杆-系杆体系”计算方法与步骤“撑杆-系杆体系”计算方法适用于力的作用点附近和几何形状不连续的区域,即D 区(disconti 2nuities ),设计的主要步骤如下:首先要根据结构的情况勾划出D 区内的力流并定出压杆、拉杆或支撑面所限界的结点区;第二确定荷载及反力面积的尺寸,使结点区应力小于容许的限值;第三确定桁架模型的几何尺寸,压杆由通过中心线的桁架压杆所代表,拉杆则由通过钢筋重心线的桁架杆件所代表,桁架节点位于压杆、拉杆和作用荷载或反力的交点;第四确定桁架各杆件的力,以及拉杆钢筋所需面积,第五用有效压杆面积计算关键截面的压杆应力,校核压杆和结点区压应力。
抗冲切验算部分2.0
抗冲切验算部分2.0承台抗冲切验算所有承台厚度取 1.2m ,近似取钢筋混凝⼟保护层厚度 50mm ,则0h 1150mm =。
1.承台受柱冲切承载⼒验算根据《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008),冲切破坏锥体应采⽤⾃柱(墙)边或承台变阶处⾄相应桩顶边缘连线所构成的锥体,锥体斜⾯与承台底⾯之夹⾓不应⼩于45°对于柱下两桩承台,宜按深受弯构件( lo/h<5.0, lo = 1.15 ln , ln 为两桩净距)计算受弯、受剪承载⼒,不需要进⾏受冲切承载⼒计算。
为安全起见,以下仍然将两桩承台纳⼊冲切承载⼒验算。
对于柱下矩形独⽴承台受柱冲切的承载⼒可按下列公式计算(图5.9.7):[]0)()(2h f a h a b F t hp ox c oy oy c ox l βββ+++≤∑-=i l Q F F式中l F ——不计承台及其上⼟重,在荷载效应基本组合下作⽤于冲切破坏锥体上的冲切⼒设计值;x 0β、y 0β—— —由公式2.084.00+=λβ求得,000/h a x x =λ,000/h a y y =λ;x 0λ、y 0λ均应满⾜0.25~1.0的要求;c h 、c b ——分别为x 、y ⽅向的柱截⾯的边长;hp β——承台受冲切承载⼒截⾯⾼度影响系数,当h ≤800mm 时,βhp 取1.0, h ≥2000mm 时,βhp 取0.9,其间按线性内插法取值;ox a 、oy a ——分别为x 、y ⽅向柱边离最近桩边的⽔平距离。
柱对承台冲切⼒:对CT1,l k F 3510kN 1.35F == 对CT2,l k F 5130kN 1.35F ==对CT3,l k F 2430kN 1.35F ==经验算,承台均满⾜冲切承载⼒要求。
计算过程见下表。
注:(1)对CT1,CT3,0x c a (900h )/2=-,0y c a (1000b )/2=- (2)对CT2,0y c 0x 0x10x2a 450b /2,a (a a )/2其中0x1c c a 14232/3225h /2723.7h /2=?--=-,0x2c c a 14231/3225250h /2949.3h /2=?++-=-x 0β:由0x10x2a ,a 计算得到的0β取平均值。
对柱下独立基础抗冲切与抗剪承载力计算的分析与建议
对柱下独立基础抗冲切与抗剪承载力计算的分析与建议
张靖静;张翊帆
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】2018(0)19
【摘要】针对GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》中柱下独立基础计算的相关规定,通过独立基础抗冲切承载力和抗剪承载力的计算,对独立基础抗冲切承载力与抗剪承载力比值关系进行了分析和研究,结果表明:对柱下独立基础,无论冲切破坏锥体落在基础底面以内还是以外,都应验算柱与基础交接处的抗冲切承载力和抗剪承载力.结论对独立基础设计有重要的指导作用.
【总页数】4页(P84-87)
【作者】张靖静;张翊帆
【作者单位】扬州大学建筑科学与工程学院,江苏扬州225127;AECOM英国工程咨询公司,伦敦
【正文语种】中文
【中图分类】TU471+.11
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新规范关于桩基承台计算方法的分析比较
新规范关于桩基承台计算方法的分析比较
胡敏
【期刊名称】《《交通标准化》》
【年(卷),期】2009(000)012
【摘要】桩基承台计算是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)新增的内容,目前承台设计可概括为两类:一类是将承台作为受弯构件,按"梁式体系"设计模式进行受弯、受冲切、受剪切承载力计算;另一类是按"撑系杆体系"进行分析和设计。
笔者根据新规范介绍的承台计算方法,探讨了桩承台设计模式的运用和选择,并用工程实例对承台计算方法做了对比分析,对指导实际工作具有一定的意义。
【总页数】5页(P34-38)
【作者】胡敏
【作者单位】安徽省交通规划设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U448.35
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不同规范下的柱下桩基础承台受冲切承载力计算的比较分析[提要] 本文用具体算例,对国内几本规范和美国ACI-318规范关于柱下桩基础承台受冲切承载力的计算进行了比较,并提出一些分析结论和自己的看法。
[关键词]桩基础独立承台冲切承载力THE COMPARISON OF CALCULA TED PUNCHINGBEARING CAPACITY OF PILE CAPUNDER COLUMN IN PILE FOUNDA TION AMONGDIFFERENT CODESAbstract:This paper has compared the punch capacities of pile cap under column in pile foundation, which are calculated by national code and American ACI-318 respectively. The calculations are shown with some examples in detail. Some analytical conclusions and ideas are givenKeywords: pile foundation pile caps punching bearing capacity1 前言桩基础是高层建筑中很常见的基础形式,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,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0.5h0处,当冲切临界截面与桩相交时,根据具体情况扣除或不扣除相交桩的单桩承载力,美国ACI-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》GB50007-2002(以下简称《地基规范》);(2)《钢筋混凝土承台设计规程》CECS88:97(以下简称《承台规程》)和《建筑桩基技术规范》JGJ94-94(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》DGJ08-31-2001(以下简称《上海高规》);(4)美国ACI-318规范。
二、比较基本条件:1200mm×1200mm方柱,九桩承台高度h=1500mm,有效高度h0=1400mm,承台混凝土强度等级C40,桩直径600mm,单桩净反力设计值2800kN。
见图1。
图11、《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)l F ≤0)]()([2h f a h a b t hp ox c oy oy c ox βββ+++公式各参数含义见《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mm d b p 520600866.0866.0=⨯== mm a a oy ox 9402/5202/12001800=--==672.01400/940/0====h a ox oy ox λλ图2964.0)2.0672.0/(84.0)2.0/(84.0=+=+==ox oy ox λββ受冲切承载力][1l F01)]()([2][h f a h a b F t hp ox c oy oy c ox l βββ+++=4.11710942.0)]94.02.1(964.0)94.02.1(964.0[2⨯⨯⨯+⨯++⨯⨯=kN 18605=2、《承台规程》和《桩基规范》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mm d b p 4806008.08.0=⨯==mm a a oy ox 9602/4802/12001800=--==6857.01400/960/0====h a ox oy ox λλ813.0)2.06857.0/(72.0)2.0/(72.000=+=+==ox y x λαα受冲切承载力][2l F02)]()([2][h f a h a b F t ox c oy oy c ox l +++=αα4.11800)]96.02.1(813.0)96.02.1(813.0[2⨯⨯+⨯++⨯⨯= kN 17701=注:上式中t f 按旧版《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89取值。
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)l F ≤01h f u t m h βα672.01400/940/001===h a λ冲切系数963.0)2.0672.0/(84.0)2.0/(84.011=+=+=λα 冲切锥体计算周长mm u m 830820774=⨯= 受冲切承载力][3l FkN h f u F t m h l 180434.11710308.8942.0963.0][013=⨯⨯⨯⨯==βα4、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ACI 规范对与直径为p d 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2/p d (p d 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2/p d ,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部分反力,其值按0~全部桩反力内插求得。
图3critical section for two-way action---------双向剪切(冲切)临界截面 critical section for beam action------------单向剪力(梁剪力)临界截面根据ACI-318第11.12.2 条受冲切承载力取下列3式的小值,其中0b 为冲切临界截面周长,'c f 为混凝土抗压强度设计值,d 为承台有效高度,c β为柱截面长短边之比,s α为柱类型的影响系数(中柱40、边柱30、角柱20)。
MPa f c 1.19'=,m b 4.10)4.12.1(40=+⨯=,m d 4.1=,1=c β,40=s α0V c d =kN 212114.14.10101.19316=⨯⨯⨯=(1)00V c d d ==(2)kN 318164.14.10101.19216=⨯⨯⨯=12)2(0'd b f b dV c s c +=α (3)kN 39134124.14.10101.19)24.104.140(6=⨯⨯⨯+⨯=根据(1)、(2)、(3)式,取最小值kN V c 21211= 受冲切承载力kN V F c c l 159082121175.0][4=⨯==φ 三、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:kN F l 18605][1=〉kN F l 18043][3=〉kN F l 17701][2=〉kN F l 15908][4=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。
][1l F 比][4l F 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 φ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。
这是否说明《地基规范》编制时比较的数据未考虑c φ的影响呢?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500mm 、桩间距改为1500mm ,则mm a ox 683=,488.0==oy ox λλ,221.1==oy ox ββ,kN F l 20736][1=。
3、对于圆形截面换算为方形截面的方法,《桩基规范》按周长相等原则,即换算的方形截面边宽p p d d 785.04/==π,近似取p d 8.0;而《地基规范》为按面积相等原则,换算的方形截面边宽p p pd d d 866.075.042=≈=π。
可见两种结果略有差别,笔者认为取pd 8.0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》CECS88:97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ACI 318那样,所以笔者认为: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冲跨比的影响跟实际情况更加相符,ACI 318的冲切临界截面按柱边h0/2从计算简化上尚可理解,但与实际冲切破坏面相差较多。
参 考 文 献[1] 建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)[S] [2] 建筑桩基技术规范(JGJ 94-94)[S] [3] 钢筋混凝土承台设计规程(CECS88:97)[S][4] 上海市钢筋混凝土高层建筑筒体结构设计规程(DGJ08-31-2001)[S] [5] 美国ACI318-02[S]。