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桩基工程论文

曹杉 港航1301班 201391250118 一丶1单桩的沉降分析计算

1.1荷载传递分析法

荷载传递分析法是单桩荷载一变形分析最常用的一种方法 这种方法是从规定的荷载变 形传递方式来计算桩对荷载的反应。其基本的概念是:将桩离散为一系列等长的桩段(弹性单 元) 每一桩段与土之间的联系用非线性弹簧来模拟 桩端处土体也用非线性弹簧与桩端联系。

在运用荷载传递曲线中 该法假定任意点的桩位移仅与那一点的摩阻力有关 而与桩其 它位置的摩阻力无关 故没有考虑土体的连续性 所以对分析桩群的荷载沉降关系是不合适

的。

为了获得现场的荷载传递曲线 需要安装许多的仪器进行桩的荷载试验 且试验成果推 广到另外场地并不一定是完全成功的。

1.2剪切变形传递法

Cooke(1974)提出了摩擦桩荷载传递的物理模型 该模型为了简化计算 作了一系列假定 并认为:当荷载水平p/pu较小时 桩在轴向荷载尸作用下沉降较小 桩土之间不产生相对位 移 亦即桩沉降时周围土体亦随之产生剪切变形 剪应力从桩侧表面沿径向向四周扩散到周

围土体中; 摩擦桩一般在工作荷载作用时 桩端承担的荷载比例较小 沉降主要是由桩侧传递

的荷载所引起。

1.3弹性理论法

弹性理论法是对桩土系统用弹性理论方法来研究单桩在竖向荷载作用下桩土之间的作用 力与位移之间的关系 进而得到桩对土 土对桩 桩对桩以及土对土的共同作用模式。以弹 性理论法为根据发展出一些计算单桩沉降的方法 这些解法虽略有不同 但一般都 1.4 单向压缩分层总和法

单向压缩分层总和法就是根据各土层的参数分别计算各层的沉降后总和求得总的沉降量。 这种浅基础的最终沉降量的常用计算方法在桩基设计中 主要用于大直径的的单桩(墩) 考

虑到其桩侧阻力的荷载分担比相对较小 桩端底面积大且其荷载分担比也较大 因此可仿照

扩展基础采用单向压缩分层总和法计算沉降。当用以计算深基沉降的其它条件相同时 用明 氏应力分布求得的最终沉降与实侧推算结果较为接近; 而用布氏公式算得的值要比实测值大1/2至1/3 并且给出的实用应办计算公式及附加应力系数表格。用分层总和法分析单桩沉降 时 要考虑压缩层的计算深度 可参照文献[17][20]的有关规定确定 或按照一些实甩的经 验公式确定。

2群桩的沉降分析计算

2.1弹性理论法

弹性理论法群桩沉降分析的塞本假定与单桩相同 其主要依据是位移与应

力解 以此为基础形成位移法和应力法, 此外还发展了一种简化弹性理论位移法 以位移解为

基本解 但采用应力法中关子桩侧摩阻力为线性的假定 在位移基本解的积分中舍去高阶无

穷小量。群桩沉降弹性分析理论为基础的计算体系中 叠加法是比较成熟和应用较广的一种 简化方法 详细阐述了其原理和计算过程 该法在忽略桩对土位移的加强效应简单的假定基

础上 把单桩的分析扩展到桩群 2.2实体深基础(等代墩基) 法实体深基础法是现在工 程界应用最广泛的一种计算群桩沉降的方法该计算模式是将承台下的群桩及桩间土看作一个

等效墩基的一个实体深基础 在此等代墩基范围内 桩间土不产生压缩如同实体墩基一样工

作 然后按照扩展基础的沉降计算方法来计算群桩的降。

由于计算时考虑的前提条件不同 研究者提出和使用着计算的不同模式 其主要差别在 于选用的假想实体基础底面的位置不同 以及对地基土中附加应力的考虑和计算不同根据桩

距地基土的性质不同 桩间土实际上是会产生不同程度的压缩变形 另一方面假想的实体基

础外围存在着侧面剪应力的扩散作用为了消除这些差别对群桩沉降计算的影响人们采取了一

些措施 集中表现在所采用的模式上。这 1. 变动假想实体基础底面的位置 以考虑桩间 土存在压缩变形的可能 这是Peck 和Terzaghi 等人建议的模式Peck 等建议将假想实体基础 底面置于桩端平面以上 高度处 取为桩长的1/3处(桩位于均匀并土中时) 或进入持力层深 度的1/3(桩穿过软弱土层并进入坚硬土层时〕这种建议涉及的影响因素过于单一 因为假想 基底位置上升的因素很多 采用此法不能全面反映这些情况。

2. 从群桩桩顶外围按一定斜率(例如 角或1:4斜率) 向下扩散增大假想实体基础底面积 以考虑桩群外围总剪应力对沉降分析的影响式。

3. 为了改善地基土附加应力估计的精度 近年来国内外根据半无限弹性体内集中力的 公式发展了一些估计桩基荷载作用下地基土附加应力的方法 还有一种将解与解对比来估计等代墩基的等效基底附加应力。

2.3等效作用分层总和法

等效作用法最早由黄强 刘金砺 (1940)提出 随后被健既桩基技术规范推荐采甩此法 系将均质土中群桩沉降的解与均布荷载下矩形基础的解之比值用以修正

等代墩基的基底附加应力 然后按一般分层总和法计算群桩的沉降。

1、处理障碍物

打桩前 应认真处理高空、地上和地下障碍物 如地下管线、旧有基础、树木杂草等。 此外打桩前应对现场周围 一般10米以内 的建筑物作全面检查 如有危房或危险构筑物

必须预以加固 不然由于打桩振动 可造成倒塌。

2、平整场地

在建筑物基线以外4~6m范围内的整个区域或桩机进出场地及移动路线上 应作适当平整

压实 并做适当坡度 保证场地排水良好。否则由于地面高低不平 不仅使桩机移动困难 降低沉桩生产率 而且难以保证使就位后的桩机稳定和入土的桩身垂直 以致影响沉桩质量。 4、进行打桩试验

又叫沉桩试验。

沉桩前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验 用以了解桩的贯入度 什么叫贯入度 、

持力层强度、桩的承载力 以及施工过程中遇到的各种问题和反常情况等。没有打过桩的地 方先打试桩是必要的 通过实践来校核拟定设计方案 确定打桩方案 保证质量措施和打桩

技术要求。因此试桩必须细致地进行 根据地质勘探钻孔资料 选择桩位以能代表工程所处 的地质条件 打试桩时 要做好详细的施工记录 画出各土层深度、打入各土层的锤击次数

最后精

5、确定打桩顺序

打桩时 由于桩对土体的挤密作用 先打入的桩被后打入的桩水平挤推而造成偏移和变

位或被垂直挤拔造成浮桩 而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度 造成土体隆起和挤

压 截桩过大。所以 群桩施工时 为了保证质量和进度 防止周围建筑物破坏 打桩前根 据桩的密集程度、桩的规格、长短以及桩架移动是否方便等因素来选择正确的打桩顺序。 打桩开始时 应先采用小的落距 0.5~0.8m 作轻的锤击 使桩正常沉入土中约1~2m后

经检查桩尖不发生偏移 再逐渐增大落距至规定高度 继续锤击 直至把桩打到设计要求的

深度。

打桩有“轻锤高击”和“重锤低击”两种方式。这两种方式 如果所做的功相同 而所 得到的效果却不相同。轻锤高击 所得的动量小 而桩锤对桩头的冲击力大 因而回弹也大

桩头容易损坏大部分能量均消耗在桩锤的回弹上 故桩难以入土。相反 重锤低击 所得的 动量大 而桩锤对桩头的冲击力小 因而回弹也小 桩头不易被打碎 大部分能量都可以用

来克服桩身与土壤的摩阻力和桩尖的阻力 故桩很快入土。此外 又由于重锤低击的落距小

因而可提高锤击频率 打桩效率也高 正因为桩锤频率较高 对于较密实的土层 如砂土或

粘性土也能较容易地穿过 所以打桩宜采用“重锤低击”。

2016年5月19日