桩基沉降计算的几个问题

针对密桩桩基、疏桩桩基两类桩型沉降计算方法,分析了沉降压缩层的分层原则、沉降计算点、应力计算点的选取原则;探讨了附加应力、沉降计算深度、压缩层厚度等指标的影响因素、计算指标取值,并给出了压缩层厚度计算公式;对长桩疏桩桩基,分析了沉降量的变化规律,提出了减少桩基沉降的建议和应对措施。     

竖向荷载下桩身压缩和桩基沉降变形研究

随着我国建设规模的扩大,桩基础领域发展迅速,长桩基础被越来越多的工程所采用.工程实测表明,桩侧土模量较高的非软土地区,长桩静力试桩的荷载传递和桩身压缩性状与软土地区超长桩性状相似,长桩的桩身压缩量相当可观,计算中应予以考虑.目前的桩身压缩测试结果大都基于工程试桩所得,通过现场大型单、群桩模型试验,深入研究群桩基础承载力、桩身压缩和土体压缩沉降性状.主要研究内容如下:(1) 通过系统模型试验,研究单、群桩基础的承载力性状.群桩中基桩桩身轴力、侧阻力的分布形式因位置的不同而不同.群桩端阻表现出明显的沉降硬化效应,即随着群桩基础沉降的增大,端阻力都会有不同程度的提高,且在较小桩距条件下提高程度较大,在较大桩距条件下提高程度较小.(2) 工程实测表明,桩身压缩产生的沉降始于加载初期,并伴随加载全过程.桩侧土压缩模量较高的非软土地区,长桩静力试桩的荷载传递和桩身压缩性状与软土地区超长桩性状相似,长桩的桩身压缩量相当可观,计算中应予以考虑.(3) 群桩试验表明,桩间土的竖向变形在桩顶处最大,随着深度的增加,桩间土的竖向变形逐渐变小.桩间土除了产生剪切变形(桩、土相对位移)外,还出现压缩变形.(4) 同一荷载水平下,桩端以下土层的沉降值随深度的增加而减小,整体压缩主要产生在距桩端一定厚度的土层范围内,即土层距桩端越近,单位厚度土层的整体压缩量越大;同一深度处,土体整体压缩沉降值随荷载的增大而增大.(5) 当复合基桩分担荷载值一定时,大桩距群桩桩端整体压缩沉降值较小桩距群桩小;桩数多的群桩桩端整体压缩沉降值较桩数少的群桩大,这是由于群桩效应增强所致,即桩距一定时,随着桩数的增多,桩与桩之间的增沉效应增强.(6) 群桩桩端平面以下地基土,其整体压缩变形及压缩层深度因桩距的不同差异很大,即在P=Pu/2(其中,P为群桩承载力特征值,Pu为群桩极限承载力)荷载条件下,大桩距群桩基础地基土整体压缩变形及压缩层深度较小桩距小,这与粉土、软土中群桩试验的结果一致.(7) 研究了桩侧阻力分布模式对桩身压缩沉降的影响机制,给出了考虑不同侧阻分布模式时,桩身压缩系数的3个计算公式:ξe正三角=0.33α+0.67,ξe矩形=0.50α+0.50,ξe倒三角=0.67α+0.33其中zξe正三角,ξe矩形,ξe倒三角,为不同侧阻力分布模式下的桩身压缩系数,α为端阻比例.(8) 给出了小桩距群桩基础的沉降计算公式:s=ψn∑(i=1)σgzi-Esi△zi+se 其中,s为计算沉降值;ψ为沉降计算经验系数;σgzi为群桩各基桩对应力计算点桩端平面以下第i层土1/2厚度处产生的平均附加应力之和;Esi为第i计算土层的压缩模量,采用土的自重压力至土自重加附加压力作用段的压缩模量;.zi为第i计算土层的厚度;se为计算桩身压缩量.该公式可考虑桩身的压缩、桩数、群桩的几何特征、侧阻力分布模式、端阻比例等因素对桩基沉降的影响.(9) 基于目前规范中给出的压缩层厚度确定方法,通过压缩层厚度计算方案的比较,确定了压缩层厚度计算公式.(10) 在已有的考虑桩径影响Mindlin解竖向应力系数的研究成果上,给出了小桩距群桩基础的平均竖向应力系数的数值解,制作相应的数据表格,该表格可供相关的工程设计人员手算沉降量时使用.     

复合桩基地基土中附加应力分布特征及沉降计算简化方法

利用有限单元法模拟分析了复合桩基在竖向均布荷载作用下的工作状态,经与常规桩基的计算结果分析对比,并结合有关试验结果以及经典的Boussinesq解答,得出了复合桩基地基土中附加应力的分布特征和变形规律。复合桩基桩间土存在较大的附加应力,并且沿桩身分布较为均匀,桩间土存在压缩变形,复合桩基沉降计算应同时考虑桩间土和桩端以下土体的压缩,最后提出了复合桩基沉降计算的简化方法并应用到工程实例计算中。     

合理运用Mindlin公式计算桩端附加应力的探讨

规范推荐的桩基沉降计算中,其桩端下附加应力系根据Mindlin解所得的Geddes应力公式来计算,其理论依据是简化为半无限体内一竖向集中力推导出来的,计算结果会在桩端附近产生较大的应力集中现象,导致桩端计算厚度范围内应力大大超过土的强度,使计算失真,沉降偏大。而且,规范没有明确分层总和法中计算分层厚度的选取,导致不同的计算分层厚度会影响最终沉降值。因此,本文推导出方桩和圆桩情况下考虑桩端截面影响的附加应力公式,用于计算桩身轴线下的应力;并且在竖向关于z进行再积分,得出了桩端下竖向附加应力面积的解析式,这样分层厚度一般可取自然土层厚度,不必再划分较细的计算层厚度,避免了计算分层厚度成为影响沉降值的因素。     

竖向菏载作用下群桩沉降的一种实用计算方法

群桩沉降是控制桩基设计的一个重要因素,本文采用剪切变形传递法教育处桩身压缩变形,采用等代墩基法计算桩端以下土体整体压缩变形,并以二者相结合计算群桩沉降。     

高层建筑钻孔桩基长期沉降特性分析

结合上海地区26栋高层建筑钻孔桩基长期沉降观测资料,分析桩端持力层的种类、桩端压缩层中砂土比、桩周土层特性等因素对钻孔桩基长期沉降特性的影响,结果表明,桩基持力层的选择和压缩层内的砂土比对桩基沉降有较大影响,钻孔桩沉降受桩周土的影响明显小于打入桩基础。     

Mindlin解均化应力法计算桩基沉降及工程应用

基于群桩Mindlin应力解附加应力场和群桩基础变形分布特征,考虑承台和上部结构刚度对沉降变形的均化效应,总结了Mindlin解均化应力分层总和法计算群桩基础沉降的具体步骤细则。针对计算中具体问题,诸如压缩层计算厚度、上部结构刚度贡献、变刚度调平设计中桩类型的多样性,结合特定侧阻分布概化模式不同长径比、不同桩距条件给出基桩均化附加应力计算简易方法。应用所提供的均化附加应力计算方法计算群桩沉降,通过工程实例验证,与Boussinesq实体深基础计算法和等效作用计算法比较,其沉降计算值与实测竣工沉降值较为接近。     

长群桩基础沉降性状的大比例尺模型试验研究

随着高层超高层建筑的兴建和快速发展,长桩超长桩的使用随之增多,设计中长桩、超长桩桩基的沉降计算成为一个新的关注焦点。工程单桩静力试桩结果表明,桩身压缩占桩基沉降的比率较大。目前有关长桩基础沉降机理的分析大都基于工程试验的单桩获得,有关长群桩基础的沉降变形性状的机理研究较少,亟需深入研究。为此,以长群桩基础为对象,对其沉降性状进行较为系统的研究。研究表明:1单桩基础在小荷载水平下,桩顶的沉降大都由桩身压缩量所引起;2工作荷载条件下,群桩基础中基桩的桩身压缩比例要小于单桩基础的试验结果,这是由群桩效应导致桩端下土体压缩量比例较大引起;3桩距小、桩数多,土的压缩层厚度大,压缩变形量大,但桩间土的压缩量相对较小;4桩距大、桩数相同情况下,桩端以下的压缩层深度和压缩量将相应减小。研究的相关结果对今后长桩的理论研究和工程设计应用具有一定的借鉴价值。     

湿陷性黄土地区桥梁桩基工后沉降计算方法研究

针对高速铁路工后沉降要求严格,湿陷性黄土地区桩基由于浸水引起的附加沉降计算研究不充分的现状,以现场大型桩基浸水试验结果为基础,分析了桩基浸水附加沉降的产生机理,提炼出湿陷性黄土地区高速铁路桥梁桩基工后沉降计算模型,提出了工后沉降计算方法。研究表明,浸水附加下沉是湿陷性黄土地区桥梁桩基需主要考虑的工后沉降,工后沉降可能比工前沉降大得多,桩身压缩沉降是沉降的主体,混凝土蠕变在沉降计算中不可忽略;通过荷载传递理论计算浸水前桩身轴力分布,假定浸水后桩侧阻力和桩端阻力同步发挥获得浸水后的桩身轴力分布,据此可分别计算构成工后沉降的桩身弹性压缩、桩身蠕变和桩端沉降。     

基于非线性应力应变关系的桩身压缩量计算

桩身压缩量占整个桩基沉降的很大一部分,已经成为控制桩基沉降的重要内容,正确的计算桩的压缩量对准确预测桩基沉降有重要意义。本文在分析桩身钢筋混凝土受力变形特性的基础上,通过在桩身中埋设应力计实测了桩的应力应变曲线,在该非线性应力应变的基础上计算了桩身压缩量并同恒定变形模量基础上进行了对比分析,分析表明通过非线性的桩身混凝土应力应变关系计算出的桩身压缩量与实测值更接近。     

刚性桩复合地基上钢储罐基础沉降分析

通过工程实例,对复合地基的静载试验数据、储罐充水恒压期的荷载一时间一沉降关系曲线的估算值及《桩基技术规范》（JGJ94—2008）给出的等效作用分层综合法计算出的地基最终沉降量与沉降观测结果作了分析比较;为刚性桩复合地基上储罐基础设计、施工提供借鉴。     

疏桩基础沉降计算方法的探讨及应用

本文通过对疏桩基础沉降特性的分析,提出三种具有代表性的沉降计算方法（建筑桩基规范法、以沉降量为控制指标法、双层应力法）进行对比、分析,经工程实例验证得出,利用建筑桩基规范法计算的沉降量与实测沉降量比较贴近。     

钢筋混凝土承台边,角桩受冲切计算

本文对《建筑桩基规范》（ＪＧＪ９４－９４）和《钢筋混凝土承台设计规程》（报批稿）中关于承台在边桩和角桩上受冲切承载力计算条文规定的内容及背景材料作了介绍，并用例题对设计计算方法作了演示。     

大厚度自重湿陷性黄土中灌注桩承载性状与负摩阻力的试验研究

结合国家重点工程建设项目宁夏扶贫扬黄灌溉工程,在自重湿陷性黄土厚度大于35 m的场地上进行了挖孔灌注桩(桩径为0.8 m,桩长为40 m,浸水坑直径为30 m)的大型现场载荷–浸水试验。设置了4种类型的试桩(无摩擦桩、空底桩、摩擦端承桩和悬吊桩),采用了多种测试方法(钢筋应力计、滑动测微计等)。研究结果表明:空底桩和悬吊桩在长度比湿陷性黄土层厚度小许多时,所测得的正、负摩阻力数值偏小,穿透整个湿陷性黄土层的摩擦端承试桩所得结果比较符和实际;实测负摩阻力远高于黄土规范建议的负摩阻力值,且负摩阻力的数值与场地的湿陷类型、湿陷量的大小无明确对应关系;桩土相互作用能减小场地的湿陷变形量。对黄土中几个大型工程的现场灌注桩试验资料分析发现,中性点位置超出了建筑桩基技术规范提供的参考值范围。本文的研究成果可供今后类似场地的灌注桩的设计及修订黄土规范参考。     

关于《94’桩基规范》公式勘误等三则信息

本文报道《建筑桩基技术规范ＪＣＪ９４—９４》管理组关于规范公式（５．２．１３—２）和（５．２．１３—３）的勘误、赵西 安教授关于全玻璃幕墙中玻璃肋计算强度取值问题的复函、夏弘正教授关于集中布桩条件下“人防工程”底板核爆荷 载取法问题的复函等三则信息，与同行切磋。     

高速铁路预应力管桩地基沉降理论分析与计算

首先分析了高铁路基管桩处理后沉降计算理论模型,比较了常规桩基础与复合桩基的沉降计算差异,并确定按照常规桩基础对管桩进行沉降计算,然后按照常规桩基础对使用不同桩长、桩间距及桩径处理后路基的沉降进行了计算分析,计算表明使用管桩进行加固可以有效的控制路基的沉降量;桩径对沉降影响不显著;桩间距对沉降影响明显;在一定的长度范围内桩长对沉降的影响明显。     

嵌岩桩的若干问题探讨及工程实例分析

针对嵌岩桩设计中的承载力和嵌岩深度两大问题进行分析,着重探讨了嵌岩桩承载机理与单桩承载力计算模式、嵌岩深度,以及考虑钢筋受压的桩身承载力,介绍了《建筑桩基技术规范》JGJ94-94最新修订情况,最后结合某工程实际介绍了嵌岩深度的选取方法。     

“柔性基础”刚性桩复合地基试验分析与变形计算

为了建立路堤下刚性桩复合地基变形计算模型,通过对14组刚性4桩复合地基的现场试验结果的分析,研究柔性基础条件下刚性桩复合地基的工作性状。试验研究表明采用一定强度或刚度的加筋垫层配合合适的桩帽设置,可改善柔性基础条件下刚性桩复合地基的工作性状,有效减小复合地基变形。复合地基承载力相同时,"柔性基础"沉降量为刚性基础的1.1~1.5倍。在一定荷载或承载力条件下,垫层中不设加筋材料时"柔性基础"短桩复合地基变形接近加筋垫层天然地基。垫层加筋有帽桩复合地基变形明显小于其他情况。对"柔性基础"短桩复合地基,设桩帽、垫层加筋,桩土应力比与不加筋相比增加了1~3倍;对刚性基础长短桩复合地基,碎石垫层中加筋与不加筋相比,桩土应力比范围得到延伸,其中长桩桩土压力比增大明显。提出了"柔性基础"条件下刚性桩复合地基承载力确定,以及考虑桩"上刺入"的刚性桩复合地基变形计算方法。该方法采用力平衡方程计算桩身中性点位置,将复合土层变形计算分为中性点平面     

基于沉降控制的刚性桩复合地基设计方法及应用

Some problems of rigid pile composite foundation design according to current codes have been analyzed. After investigating the function of cushion in rigid pile composite foundation and the influence rules of cushion thickness and stiffness of soil on pile-soil stress ratio,the tangent modulus method proposed by YANG Guanghua is used to study the design method according to settlement control. The design method is presented as follows. Firstly,supposing that pile and soil are independent systems,the nonlinear p-s curves(where p is stress,s is settlement) of pile and soil are calculated,respectively. Then,according to the deformation compatibility principle,the settlement curve of composite foundation is obtained by the above p-s curves. Finally,by controlling settlement and adjusting cushion thickness,loads on piles and soil are optimized,which makes the design of rigid pile composite foundation reach the best state. A practical project design is optimized by this method. The calculation value is very close to the measured settlement,which proves the rationality of this design method. This method better considers pile-soil interaction;and its parameter determination is relatively simple and reliable,so as to give a new idea in rigid pile composite foundation design.