柱桩桩基和摩擦桩桩基的考虑.ppt
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一、桩基础类型的选择(一)承台底面标高的考虑承台如在水中、在有流冰的河道,承台底面应位于最低冰层底面以下不少于0.25m;在有其他漂流物或通航的河道,承台底面也应适当放低,以保证基桩不会直接受到撞击,否则应设置防撞装置。采用木桩时,由于木材在湿度经常变化的环境容易腐朽,承台内木桩顶应位于最低水位以下至少0.3m。当作用在桩基础上的水平力和弯矩较大,或桩侧土质较差,为减少桩身所受的内力可适当降低承台底面,为节省墩合身圬工数量,则可适当提高承台底面。(二)柱桩桩基和摩擦桩桩基的考虑当采用柱桩时,除桩底支承在基岩上(即柱承桩)外,如覆盖层较薄,或水平荷载较大时,还需将桩底端嵌入基岩中一定深度成为嵌岩桩,以增加桩基的稳定性和承载能力。为保证嵌岩桩在横向荷载作用下的稳定性,需嵌入基岩的深度与桩嵌固处的内力及桩周岩石强度有关,应分别考虑弯矩和轴向力要求,由要求较大的来控制设计深度。考虑弯矩时,可用下述近似方法确定。作如左图所示的假设,即忽略嵌固处水平剪力影响,桩在岩层表面处弯矩MB作用下,绕嵌入深度h的1/2处转动;偏安全地不计桩底与岩石的摩阻力;不考虑桩底抵抗弯矩,MB由桩侧岩层产生的水平抗力平衡。并考虑到桩侧为圆性状曲面,其四周受力不均匀,假定最大应力为平均应力的1.27倍。由以上假设,根据静力平衡条件(ΣM=0),便可列出下式:MH=1/2·σmax/1.27·d·h/2·2h/3(3-112)因此(3-113)为了保证桩在岩层中嵌固牢靠,对桩周岩层产生的最大侧向压应力σ不应超过岩石的侧向容许抗力[σ]=1/K·β·Rc(K为安全系数,K=2),所以得圆形截面柱桩嵌入岩层的最小深度计算公式如下:上式中:h—桩嵌入岩层的最小深度(m)d—嵌岩桩嵌岩部分的设计直径(m)MH—在岩层顶面处的桩身弯矩(kN·m),计算方法见本章第五节;β—岩石垂直极限抗压强度换算为水平极限抗压强度的折减系数β=0.5~1.0,岩层侧面节理发达的取小值,节理不发达的取大值;Rc—天然湿度的岩石单轴极限抗压强度(kPa)。由于式(3-114)中作了如上一些简化假设,且Rc值规定取法也偏安全,因此使用此式时,可结合具体情况考虑。考虑桩底轴向力计算嵌岩深度时,可按前面式(3-13)计算。为保证嵌固牢靠,在任何情况下均不计风化层,嵌入岩层最小深度不应小于0.5m。(三)单排桩桩基础和多排桩桩基础的考虑因此,当桥跨不大、桥高较矮时,或单桩承载力较大,需用桩数不多时常采用单排排架式基础。公路桥梁自采用了具有较大刚度的钻孔灌注桩后,选用盖梁式承台双柱或多柱式单排墩台桩柱基础也较广泛,对较高的桥台,拱桥桥台,制动墩和单向水平推力墩基础则常需用多排桩。在桩基受有较大水平力作用时,无论是单排桩还是多排桩,若能选用斜桩或竖直桩配合斜桩的形式则将明显增加桩基抗水平力的能力和稳定性。(四)其它二、桩径、桩长的拟定(一)桩径拟定当桩的类型选定后,桩的横截面(桩径)可根据各类桩的特点与常用尺寸(见本章第二节),并考虑上述因素选择确定。(二)桩长拟定桩长确定的关键在于选择桩底持力层,因为桩底持力层对于桩的承载力和沉降有着重要影响,设计时可先根据地质条件选择适宜的桩底持力层初步确定桩长,并应考虑施工的可能性(如打桩设备能力或钻进的最大深度等)。一般总希望把桩底置于岩层或坚实的士层上,以得到较大的承载力和较小的沉降量。如在施工条件容许的深度内没有坚实土层存在,应尽可能选择压缩性较低、强度较高的土层作为持力层,要避免把桩底坐落在软土层上或离软弱下卧层的距离太近,以免桩基础发生过大的沉降。对于摩擦桩,有时桩底持力层可能有多种选择,此时确定桩长与桩数两者相互牵连,遇此情况,可通过试算比较,选用较合理的桩长。摩擦桩的桩长不应拟定太短,一般不宜小于4m。因为桩长过短则达不到设置桩基把荷载传递到深层或减小基础下沉量的目的,且必然增加桩数很多、扩大了承台尺寸。也影响施工的进度。此外,为保证发挥摩擦桩桩底土层支承力,桩底端部应插入桩底持力层一定深度(插入深度与持力层土质、厚度及桩径等因素有关)一般不宜小于lm。(一)桩的根数估算一个基础所需桩的根数可根据承台底面上的竖向荷载和单桩容许承载力按下式估算:n=μN/[P](3-115)式中:n—桩的根数;N—作用在承台底面上的竖向荷载(kN);[P]—单桩容许承载力(kN);μ—考虑偏心荷载时各桩受力不均而适当增加桩数的经验系数,可取μ=1.1~1.2。估算的桩数是否合适,尚待验算各桩的受力状况后验证确定。估算的桩数是否合适,尚待验算各桩的受力状况后验证确定。桩数的确定理应还须考虑满足桩基础水平承载力要求的问题。若有水平静载试验资料,可用各单桩水平承载力之和作为桩基础的水平承载力(为偏安全考虑)来验核按式(3-11