桩的水平承载力.pptx
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会计学作用在桩基础上的水平荷载包括长期作用的水平荷载(如地下室外墙上的土和水的侧压力以及拱的推力等)、反复作用的水平荷载(如风荷载和机械制动荷载)以及地震产生的水平力。一般地说,当水平荷载和竖向荷载的合力与竖直线的夹角不超过5°时,竖直桩的水平承载力不难满足设计要求,应采用直桩。水平荷载作用下桩的破坏形状一、水平受荷桩的分类依据桩、土相对刚度的不同,水平荷载作用下的桩可分为:刚性桩、半刚性桩和柔性桩。其划分界限不同的计算方法中有所不同,半刚性桩和柔性桩统称为弹性桩。当桩很短或桩周土很软弱时,桩、土的相对刚度很大,属刚性桩。刚性桩的破坏一般只发生于桩周土中,桩体本身不发生破坏。半刚性桩(中长桩)和柔性桩(长桩)的桩、土相对刚度较低,在水平荷载作用下桩身发生挠曲变形,桩的下段可视为嵌固于土中而不能转动,随着水平荷载的增大,当桩周土失去稳定、或桩身最大弯矩处(桩顶嵌固时可在嵌固处和桩身最大弯矩处)出现塑性屈服、或桩的水平位移过大时,弹性桩便趋于破坏。对于水平受荷桩除应进行水平承载力验算,还应满足桩身受弯承载力和受剪承载力的验算。因此,需要对水平受荷桩进行内力及变形的计算。水平荷载作用下弹性桩的分析计算方法主要有地基反力系数法、弹性理论法和有限元法等.只介绍国内目前常用的地基反力系数法。地基反力系数法是应用文克尔(E.Winlder,1867)地基模型.1.基本假设忽略桩土之间的摩阻力对水平抗力的影响以及邻桩的影响。地基水平抗力系数的分布和大小,将直接影响挠曲微分方程的求解和桩身截面内力的变化。(1)常数法:假定地基水平抗力系数沿深度为均匀分布,即是kx=kh。(2)“k”法:假定在桩身第一挠曲零点(深度t处)以上按抛物线变化,以下为常数;(3)“m”法:假定kx随深度成正比地增加,即是kx=mz。我国铁道部门首先采用这一方法,近年来也在建筑工程和公路桥涵的桩基设计中逐渐推广。(4)“c值”法:假定kx随深度按cz0.5的规律分布,即是kx=cz0.5(c为比例常数,随土类不同而异)。这是我国交通部门在试验研究的基础上提出的方法。序号实测资料表明,m法(当桩的水平位移较大时)和c值法(当桩的水平位移较小时)比较接近实际。本节只简单介绍m法。3.单桩内力计算(1)确定桩顶荷载N0k、H0k、M0k单桩的桩顶荷载可分别按下列各式确定:(2)桩的挠曲微分方程单桩在H0k、M0k和地基水平抗力作用下产生挠曲:在上列方程中,如采用不同的kx图式求解,就得到不同的计算方法。m法假定kx=mz,代入上式得到:挠度x与转角ф、弯矩M和剪力V的微分关系,利用幂级数积分后可得到微分方程式的解答:(3)桩身最大弯矩及其位置设计承受水平荷载的单桩时,为了计算截面配筋,设计者最关心桩身的最大弯矩值和最大弯矩截面的位置:由系数CⅠ从表查得相应的换算深度,则桩身最大弯矩的深度zmax为:由系数CⅠ或换算深度h从表4-11查得相应的系数CⅡ,则桩身最大弯矩Mmax为:桩顶刚接于承台的桩,其桩身所产生的弯矩和剪力的有效深度为z=4.0/α(对桩周为中等强度的土,直径为400mm左右的桩来说,此值约为4.5~5m),在这个深度以下,桩身的内力M、V实际上可忽略不计,只需要按构造配筋或不配筋。影响桩的水平承载力的因素较多,如桩的材料强度、截面刚度、入土深度、土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等。确定单桩水平承载力的方法,以水平静载荷试验最能反映实际情况。此外,也可根据理论计算,从桩顶水平位移限值、材料强度或抗裂验算出发加以确定。有可能时还应参考当地经验。桩的水平静载荷试验是在现场条件下进行的:终止加载条件当出现下列情况之一时,即可终止试验:1)桩身折断;2)水平位移超过30~40mm(软土取40mm)。水平临界荷载Hcr是相当于桩身开裂、受拉区混凝土不参加工作时的桩顶水平力,其数值可按下列方法综合确定:(1)Ho-t-uo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量)的前一级荷载;(2)Ho-△uo/△Ho曲线的第一直线段或lgH0-lgx0曲线拐点所对应的荷载;(3)Ho-σg曲线第一突变点对应的荷载。水平极限荷载Hu是相当于桩身应力达到强度极限时的桩顶水平力,可根据下列方法,并取其中的较小值。(1)取单向多循环加载法Ho-t-uo曲线产生明显陡降的前一级或慢速维持荷载法时的Ho-uo曲线发生明显陡降的起始点对应的水平荷载值;(2)取慢速维持荷载法时的Ho-lgt曲线尾部出现明显弯曲的前一级水平荷载值;(3)取Ho-△uo/△Ho曲线或lgHo-lguo曲线上第二拐点对应的水平荷载值;(4)取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平荷载值。确定单桩水平承载力设计值(1)对于受水平荷