第三章桩基础4.ppt
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1、第四节 单桩承载力,1单桩轴向荷载传递机理和特点 2. 单桩轴向容许承载力按土的支承力的确定 3. 单桩横轴向容许承载力的确定 4. 按桩身材料强度确定单桩承载力 5. 关于桩的负摩阻问题,单桩承载力:单桩在荷载作用下,地基土和桩本身的强度和稳定性 均能得到保证,变形也在容许范围内,以保证结构物的正常使 用所能承受的最大荷载。,桩顶轴向位移桩身弹性压缩桩底以下土层压缩 土对桩的支承力桩侧摩阻力桩底阻力 桩的极限荷载桩侧极限摩阻力桩底极限阻力,桩底阻力的充分发挥需要较大位移值。,1单桩轴向荷载传递机理和特点,柱桩:桩底位移小,桩侧摩阻力不易发挥,常忽略不计 较长柱桩且覆盖层较厚,计算桩侧摩阻力,
2、摩擦桩:桩侧摩阻力先充分发挥,桩底阻力才逐渐发挥,1 荷载传递过程与土对桩的支承力,影响因素:桩土间的相对位移、土的性质、桩的刚度、时间因 素、土中应力状态、桩的施工方法等。,2 桩侧摩阻力的影响因素及其分布,桩侧摩阻力实质上是桩侧土的剪切问题,极限摩阻力值与桩侧土的剪切强度有关,随着土的抗剪强度增大而增大。,桩的刚度较小,桩顶处桩侧摩阻力较大;桩刚度较大,桩下部桩侧摩阻力较大。,桩侧摩阻力所承担荷载随时间由桩身上部向桩下部转移。,主要影响因素:土的类别、性状,假设:打入桩桩侧摩阻力在地面为零,沿桩入土深度成线性分布; 钻孔灌注桩桩侧摩阻力按桩身均匀分布。,打入桩,钻孔灌注桩,影响因素:土的性
3、质、持力层上覆荷载(覆盖土层厚度)、桩径、桩底作用力、时间及桩底端进入持力层深度等。,3 桩底阻力的影响因素及其深度效应,主要影响因素:桩底地基土的性质,桩底地基土的受压刚度和抗剪强度大则桩底阻力也大。,桩底极限阻力取决于持力层土的抗剪强度、上覆荷载、桩径大小,桩底阻力随土层固结度提高而随时间增长。,深度效应:桩的承载力随桩的入土深度,特别是进入持力层深 度变化。,临界深度hc:桩底端进入持力层一定深度后,桩底阻力的极限 值保持稳值。 上覆荷载越小,持力层土密度越大,hc越大。,临界厚度tc:持力层下为软弱层时的临界厚度。 持力层土密度越高、桩径越大,tc越大。,4 单桩在轴向受压荷载作用下的
4、破坏模式,(1)桩底支承在坚硬地层,桩侧土为软土层,桩在受压荷载 作用下,如同一根压杆似地出现纵向挠曲破坏。 桩的承载力取决于桩身材料强度。 (2)桩穿过抗剪强度较低的土层到达抗剪强度较高土层时, 桩在轴向受压荷载作用下,桩底土体能形成滑动面出现整体 剪切破坏。 桩的承载力取决于桩底土的支承力(主)和桩侧摩阻力(次)。,(3)桩入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时,桩在轴 向受压荷载作用下,出现刺入式破坏。 桩的承载力取决于桩底土的支承力和桩侧摩阻力。,单桩轴向容许承载力:单桩在轴向荷载作用下,地基土和桩本 身的强度和稳定性均能得到保证,变形也在容许范围内所 容许承受的最大荷载。,2. 单桩
5、轴向容许承载力按土的支承力的确定,1用静载试验确定单桩轴向容许承载力 在桩顶逐级施加轴向荷载,直至桩达到破坏状态为止,并在 试验过程中测量每级荷载下不同时间的桩顶沉降,根据沉降与 荷载及时间的关系,分析确定单桩轴向容许承载力。,(1)试验装置 锚桩梁、横梁、油压千斤顶,(2)测试方法 试桩加载分级进行,每级荷载为预估破坏荷载1/10-1/15;采用递变加载方式,开始阶段取预估破坏荷载1/2.5-1/5,终了阶段1/10-1/15。,测读沉降时间: 在每级加荷后的第一个小时内,按2、5、15、30、45、 60min测读一次,以后隔30min测读一次,直至沉降稳定。,沉降稳定标准: 砂性土;30
6、min内不超过0.1mm 粘性土:1h内不超过0.1mm,出现下列一种情况,则桩破坏,达到破坏荷载: 1)沉降量突然增大,总沉降量大于40mm,且本级荷载下的 沉降量为前一级荷载下沉降量的5倍以上。 2)本级荷载下桩的沉降量为前一级荷载下沉降量的2倍,且 24h桩的沉降未趋稳定。,(3)极限荷载和轴向容许承载力的确定 单桩轴向容许承载力,确定桩极限荷载的方法 1)P-S曲线明显转折点法 静载试验绘制的P-S曲线上,曲线出现明显下弯转折点所对应 的作用荷载为极限荷载。,2)S-logt法(沉降速率法) S=mlogt S-每级下沉量; t-时间; m-直线斜率,随桩上荷载增加而增大, m越大桩的
7、沉降速率越大。 将相应于S-logt线型由直线变成折线 的那一级荷载定为桩的破坏荷载, 其前一级荷载为桩的极限荷载。,2按设计规范经验公式确定单桩轴向容许承载力 1)摩擦桩,2)柱桩,由于桩侧摩阻力与桩底阻力是异步发挥,且发生极限状态的时效 不同,因此各自安全度不同。,3按静力触探法确定单桩容许承载力 将探头压入土中测得探头的贯入阻力,取得资料与试桩结果 进行比较,通过大量资料累积和分析研究,建立经验公式确定 轴向受压单桩容许承载力。 我国公桥基规:,迄今还没有一些理论能很圆满地解释静力触探的贯入机理。因此,静力触探在实际工程的应用中,常常用一些经验关系把贯入阻力与土的物理力学性质联系起来,建
8、立经验公式;或根据对贯入机理的认识做定性的分析,在此基础上建立半经验的公式。,单桥探头只能测定一个触探指标比贯入阻力ps,该指标的基本概念为: (1)这一贯入阻力对应于一定几何形状的探头,因此是相对贯入阻力。经大量实验研究,按表1确定的探头规格,则触探结果不受其规格尺寸的影响。,静力触探探头规格,(2)ps值是探头锥尖底面积A与总贯入阻力P的比值;,总贯入阻力P 包括了锥尖阻力和侧壁摩擦力两部分的综合作用,故Ps植称为比贯入阻力。但就圆锥体的贯入来说,所受的阻力大小只取决于土体的抗剪强度,而与土的压缩性无关。,双桥探头能同时测出锥尖阻力qc和侧壁摩阻力fs, 。故可用于单桩的模型试验,分别测得
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