桩基础课件——单桩水平承载力与位移

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1、桩基础广东工业大学岩土工程研究所单桩水平承载力与位移一、水平荷载下桩的受力特性桩能够承担水平力的大小就是桩的横向承载力。在水平荷载和弯矩作用下桩身产生挠曲变形，并挤压桩侧土体，土体则对桩侧产生水平抗力，一般来说，桩周土体水平抗力的大小控制着桩的水平承载力。影响水平承载力的因素很多，如：桩的断面尺寸、刚度、材料强度、桩入土深度、桩顶嵌固程度以及土质条件等。受横向荷载较大的一级建筑物桩基，单桩的横向承载力设计值应通过单桩水平静载荷实验确定。确定单桩横向承载力的方法有两类：二、横向静载荷试验确定单桩水平承载力设计值1.方法横向静载荷试验是利用千斤顶在桩顶施加水平荷载，采用单向多循环加卸载

2、法或慢速维持荷载法。每级荷载增量为预估单桩水平极限承载力的1/10~1/15。每级施加荷载后，恒载4分钟后测读水平位移，然后卸载至零，停2分钟测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环。如此循环5次，完成一级水平位移观测，中间不能停顿。2.终止加载条件桩身折段或桩顶水平位移超过30~40mm（软土取40mm）或水平位移值达到设计要求的水平位移允许值。3.实验成果采用单向多循环加载法时，绘制水平力-时间-作用点位移（H0-t-x0)关系曲线，或水平荷载-位移剃度曲线（H0-Δx0/ΔH0),如下图所示。1（1）临界荷载Hcr和极限荷载Hu临界荷载Hcr:相应于桩身开裂、受拉区混凝土不参

3、加工作时的桩顶水平力。一般取：（H0-t-x0）曲线出现突变点（相同荷载增量的条件下出现比前一级明显增大的位移增量）的前一级荷载；（H0-Δx0/ΔH0)曲线的第一直线段的终点所对应的荷载。极限荷载Hu：相当于桩身应力达到强度极限时的桩顶水平力一般取：（H0-t-x0）曲线明显陡降的前一级荷载或水平包络线向下凹曲时的前一级荷载；（H0-Δx0/ΔH0)曲线第二直线段的终点所对应的荷载。（2）单桩水平承载力设计值混凝土预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%的灌注桩，可取x0=10mm（对水平位移敏感的建筑物取x0=6mm）所对应的荷载作为单桩水平承载力设计值；桩身配筋率小于0.65%

4、的灌注桩，取临界荷载Hcr或极限荷载Hu的一半作为单桩水平承载力设计值。三、无试桩资料时单桩水平承载力设计值的确定1.配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力设计值：b0—桩身的计算宽度圆形桩：d≤1m时，b0=0.9(1.5d+0.5)d＞1m时，b0=0.9（d+1)方形桩：当b≤1m时，b0=1.5b+0.5当b＞1m时,b0=b+1.02.桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩、预制桩、钢桩水平承载力设计值【例题】某桩基工程采用直径为2.0m的灌注桩，桩身高配筋率为0.68％，桩长25m，桩顶铰接，桩顶允许水平位移0.005m，桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25MN／m4

5、，按《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)求得的单桩水平承载力与下列哪一个数值最为接近?(已知桩身EI=2.149×103kN.m2)(A)1200kN(B)1390kN(C)1550kN(D)1650Kn解:查表得=2.441四、理论分析法确定单桩水平承载力及位移理论分析法确定单桩水平承载力，当桩入土较深时，将桩看作一个横向的弹性地基梁，采用文克尔地基模型研究桩在水平荷载和两侧土压力共同作用下的挠曲线，通过挠曲线微分方程的解答，求出桩身各截面的弯矩和剪力方程，并以此验算桩的强度。1.地基土的水平抗力水平抗力系数Cz大小与分布,将直接影响挠曲线微分方程的求解和内力计算，它与土

6、的种类和桩入土深度有关.由于对它的分布所做的假设不同,就区分为不同的计算方法.(1)常数法:假定Cz等于常数,不随深度变化,此法在日本和美国应用较多(2)K法:假定Cz在弹性曲线第一零点Zt处以上按直线或抛物线变化,以下则为常数;(3)m法:假定Cz随着深度成比例增加,即:Cz=m.z,此法由我国铁路部分提出,近年来也应用于建筑部门(4)c法:假定Cz随深度成抛物线变化,即Cz=c.z1/2实测资料表明,当桩的水平位移较大时,m法计算结果较接近实际,当水平位移较小时,c法较接近实际2.单桩挠曲线微分方程及其解答已知单桩桩顶荷载为N0、H0、M0，单桩在H0、M0和地基水平抗力p(z

7、)作用下产生挠曲，其弹性挠曲微分方程为：对上式求解可得到沿桩身深度z的抗力及各截面的内力和变形如下：3.桩顶水平位移桩顶水平位移是控制基桩水平承载力的主要因素，规范给出了基桩不同深度及桩端约束条件下的桩顶位移系数Ax、Bx的值，将其带入位移的表达式即可桩顶水平位移。4.桩身最大弯矩求出桩身最大弯矩Mmax及其位置z0，就可进行桩身配筋。3.单桩水平承载力设计值当桩顶水平位移的允许值[x0]为已知时，可按下式计算单桩水平承载力设计值（kN):M0以顺时针方向为正4-12