可按本规范附录D确定 按考虑桩径影响的明德林(Mindlin)解附录F计算确定 α 与基桩产生的附加应力叠加 疏桩的桩端以下压缩层又较小 变形控制严格 ξ 增大和桩端持力层刚度增大而增加 b 当其结构为框架 按本规范式(5.5.14-4)计算最终沉降量 桩基等效沉降系数可按独立基础计算 5.5.1 n——分别为矩形承台的长 b 等效作用面积为桩基承台投影面积 R＝R i 1 等效作用附加压力取承台底附加压力 目前有两大类 η 5.5.11 ／ 引孔沉桩)时 ＝843592kN 桩基沉降计算经验系数ψ可按表5.5.11选用 sr 单排桩的试验资料进行计算 0 n——沉降计算深度范围内土层的计算分层数 s 土的泊松比υ＝0.25～0.42 k ψ 求得实体深基础的沉降 △z c s 求得群桩桩端平面下各单桩附加应力和 另一类是以半无限弹性体内部集中力作用下的Mindlin解为基础计算沉降 侧阻(按均布)产生的竖向应力为考虑桩径的8倍 远远超出土的强度 z p 拟建场地地层柱状土如图26所示 剪力墙结构 对式(5)计算出的ψ 为承台底面荷载效应准永久组合附加压力 f 沉桩速率快 l 其差异愈大 j 采用土的自重压力至土的自重压力加附加压力作用时的压缩模量 由此带来的误差过大 i 附加应力及桩群几何参数的影响 p 其中z 5.5.11 沉降计算深度由σ 采用地基土在自重压力至自重压力加附加压力作用时的压缩模量 介于两者之间可线性插值 可按本规范第5.5.9条确定 2 i-1 这里仅对收集到的部分单桩 桩身压缩比 α 应符合下式要求 c L 一是所验算柱为荷载最大者 ＝1时 △Y＝0.26m i一1层层底的深度 ＝ e 桩长愈小 沉降计算点取底层柱 单排桩静载试验实测与计算比较来看 由于变刚度调平布桩起到减小承台筏板整体弯距和冲切力的作用 G k △X＝0.04m 对于摩擦型桩 当l／d≤30时 其中要注意的是 单排桩 由下式可简化计算桩身弹性压缩量 确定 采用叠加原理计算 建筑桩基沉降变形计算值不应大于桩基沉降变形允许值 s＝ψ.s′＋s 桩中心距不大于6倍桩径的桩基 ij 取ξ △Y＝0.15m 其差异变化的特点是 e 将实测最终沉降量与桩长关系散点图分别表示于图22(a) 桩顶荷载取Q＝7000kN 仅增加一个等效沉降系数ψ 这里应着重说明上述计算式有关的五个问题 ／ 桩长15m 4 2 e 对于砌体承重结构应由局部倾斜控制 桩中心距大于6倍桩径的疏桩基础的沉降计算应符合下列规定 按强化核心筒桩基的竖向支承刚度 应力系数为角点下平均附加应力系数 可按p s zc 关于预制桩沉桩挤土效应对桩基沉降的影响问题 应按应力比法确定 ＝10时 ／b 应考虑其影响 )／3＝13192kN 按单向压缩分层总和法计算核心筒沉降 还是具有较大可靠性 E z 桩距 但由于承台刚度的作用 桩长 二者之比为等效沉降系数ψ 同时给出 ak α 各种布桩形式(n 右核心筒荷载偏心距离 若将此二部分压缩变形分别计算 l 对于桩中心距不大于6倍桩径的桩基 近似取极限总端阻力与单桩极限承载力之比 第⑨层为卵石-圆砾 第二种是Geddes对Mindlin公式积分而导出集中力作用于弹性半空间内部的应力解 若忽略桩身压缩 疏桩常规桩基 c 采用后注浆灌注桩桩筏基础 每个核心筒布桩90根 由于承台底土层为软土 长径比l／d及基础长宽比L 这种手算方法主要用于初步设计阶段 当地下室埋深超过5m时 其缺陷与其他手算方法一样 ij 其附加应力按Boussinesq解计算与实际不符(计算应力偏大) ／B 局部倾斜 R ＝5.5×3.5×2×1.6×25＝1540kN 天津 G＝5.5×3.5×2×0.6×18＝415.8kN 2 ——第k块承台底角点处 各分层沉降量△s′ 对于前者的计算较为复杂 c 单排桩 应考虑相邻基础的影响 承台上土重 n ——矩形布桩时的短边布桩数 一一一等效作用面以下第i层土的压缩模量(MPa) 列于表11 桩距 (c) 故其回弹再压缩可予忽略 s c e I 与土的自重应力σ 5 沉降速率快时取大值 建筑桩基沉降变形允许值 即设计为复合桩基 层 G ——第j桩总桩端阻力与桩顶荷载之比 单桩承载力 而变的经验值 故计算时近似将全部承台底压力等效为附加压力计算沉降 坑中央最大 max 计算参数及结果列于表12 桩长 收集了软土地区的上海 单排桩 ／ 桩基础平面布置图见图27 不计实体深基础侧阻力和应力扩散 并给出桩端荷载分担比 且实体深基础模型不能反映桩的长径比 桩端持力 不能考虑承台整体和上部结构刚度调整沉降的作用 Ⅰ 故对Mindlin应力解考虑桩径因素求解 建立以灌注桩基础实测沉降与计算沉降之比ψ随桩端压缩层范围内模量当量值 针对以上问题 由于数据过多 ＝η E 按变刚度调平设计的框架-核心筒结构工程中 桩对土体的回弹约束效应小 即按本规范式(5.5.14—1)进行沉降计算 z Geddes解端阻产生的竖向应力为考虑桩径的44倍 桩端下l／10处二者趋向接近 叠加 4 桩基变形指标应按下列规定选用 5.5.14 故应将回弹再压缩计入沉降量 k 回弹量很小 桩长25m 这里应着重说明三点 最终应采用上部结构一承台一桩土共同作用有限元方法进行分析 目前尚难解决 s 乘以0.7(砂 或即使设计为满堂筏形承台 并计入桩身压缩 ＝0 (i-1) n 桩基沉降变形可用下列指标表示 l／d≥50时 zc 并使桩反力合力点与荷载重心接近重合 20 未考虑筏板整体刚度和上部结构刚度对调整差异沉降的贡献 2 桩端以下土层的压缩应按桩端以下轴线处的附加应力计算(桩身以外土中附加应力远小于轴线处) 采用后注浆施工工艺乘以0.7折减系数 E ＝1 用分层总和法计算沉降 计算矩形桩基中点沉降时 且要求假定侧阻力分布 桩顶的附加荷载(kN) 为便于使用 zci ak ＝10 分层厚度不应超过计算深度的0.3倍 ki 一是回弹再压缩量对于整个基础而言分布是不均的 k 取值 4 为按计算分块长宽比a／b及深宽比z 得到本规范式(5.5.9-1) 3 ψ 单桩 对于采用后注浆施工工艺的灌注桩 A 计算式为本规范式(5.5.14-1)～式(5.5.14-5) a 只能考虑桩的承载作用 ／ 墙下单独设置承台 m＝a／b 给出匀质土中不同距径比 则是开挖一定深度后再成桩)时 α ＝0.6 值列于本规范表5.5.11 w 的关系如图21所示 式中 与一定直径桩的实际性状相差甚大 ξ 此时承台多数为平板式或梁板式筏形承台 应力计算点应取与沉降计算点最近的桩中心点 式中 式中 对于后注浆灌注桩则乘以0.7～0.8折减系数 ξ ＝2／3 桩端 s——桩基最终沉降量(mm) 一一桩身混凝土的弹性模量 b一一方形桩截面边长 用于计算压缩层厚度很小的桩基沉降显然不妥 ＝7000kN 承台板自重 6 即按本规范式(5.5.14-4) 框架-剪力墙 e E 将按不同距径比s 长径比 承台不分担荷载 取ψ＝1.0 C 对于桩数多 因此 α 5.5.6 而由Mindlin解导出得Geddes应力计算式模型是作用于桩轴线的集中力 m——矩形基础的长宽比 kb 随桩侧阻力份额增加和桩长增加 由此引起的误差在2.1％以内 称此为等效作用分层总和法 桩端持力层 e＝1.0 对于端承型桩 如 若无当地经验 对于单桩 ks ／ 承台底地基土分担荷载的复合桩基 a s 3 桩基的最终沉降量可按下列公式计算 e 厚度 三是中 ——桩基等效沉降系数 温州地区预制桩和灌注桩基础沉降观测资料共计110份 ＋G h 概念设计 ＝p f b C 按本规范第5.5.14条计算其对核心筒计算点桩端平面以下的应力影响 a 上述方法存在如下缺陷 ＞6d取值 故统一取υ＝0.35计算应力系数 桩身压缩比例超过50％ 主体高度156m 首先 ＝0.6 ＝ (b) 2)外围边框架柱 (i-1) 按共同作用有限元分析程序计算所得沉降等值线如图29所示 ＝1600mm 复压 ak 计算桩基沉降时 1)核心筒沉降采用等效作用分层总和法计算 超出承载力6.6％ 外围框架采用复合桩基 0 桩距小于和等于6倍桩径的群桩基础 i B p 式中 偏心距如下 s＝ψ.ψ 3 n 基于桩 ——群桩中各桩的平均荷载 a 这种荷载与承载力的局部差异通过上部结构和承台的共同作用得到调整 处由桩引起的附加应力σ 为计算点桩长)范围内的桩为限 与主体相连裙房(含地下室)采用天然地基 桩距 按实体深基础分层总和法计算出的桩基沉降量(mm) ／b 桩侧阻力的分布如附录F图F.0.2所示 常采取墙下布桩(单排桩) ＝9500kN 对部分单桩 为地基承载力特征值 核心筒桩端持力层选为第(13)层细-中砂 .f (i-1) s 核心筒采用常规桩基 ③Geddes应力叠加一分层总和法对于大桩群不能手算 沉降计算公式与习惯使用的等代实体深基础分层总和法基本相同 对于相邻基桩荷载对计算点竖向应力的影响 单排桩总沉降量较小 p 桩数 单排桩 有的设计考虑承台分担荷载 2)边框架复合桩基沉降计算 a 单桩 5.5.10 0j 建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值 复压 单排桩 ＝(9×7.5—2.36)／3＝21.7m Geddes应力系数与考虑桩径的Mindlin应力系数相比 距径比等的影响 ρ 体形复杂 j ＋σ 3 以Boussinesq解计算承台底压力引起的附加应力 ＋η b 另一种情况是仅在柱 二者的沉降并不相等 外围边框架柱采用复合桩基础 单排桩 取承台压力 等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力 饱和土中采用预制桩(不含复打 5.5 ψ——沉降计算经验系数 墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉降差与其距离之比值 ＝0.0005L 则引起的误差过大 对于多层或高层建筑和高耸结构应由整体倾斜值控制 外围框架采用梁板式筏板承台 e＝1／2～2／3 6 最终沉降量 长径比 可按本规范附录D选用 n一一桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数 ／ ＝350kPa 设计桩径1000mm 计算时应注意 0.6倍桩长为半径的水平面影响范围内的基桩数 j 见图23 30 l 桩距小 单排桩 按上部结构刚度一承台一桩土相互作用有限元法计算沉降 c 由表11单桩 为便于分析应用 最大差异沉降△ 单桩 本规范第5.5.14条规定应计入桩身压缩 刚度相对弱化的外围桩基 柱下布桩3根 湿陷性土等原因 一类是按实体深基础计算模型 对于本规范表5.5.4中未包括的建筑桩基沉降变形允许值 5.5.8 较之Geddes集中应力公式应该说是前进了一大步 ＝9500kN 3 c e 基桩承载力计算与布桩 沉桩速率和顺序等因素 ＝88％ ρ 1)桩型 进行回归分析 f 得出实测沉降与计算沉降之比 e减小 沉桩工艺流程等因素变化 板厚 等效距径比可按下列公式近似计算 I 关于桩身压缩 双桩 可忽略不计 Ⅱ 桩基沉降量可按下式简化计算 就桩数 长径比 R 2)承台结构形式 采用一柱一桩或一柱两桩 若核心筒桩群在计算点0.6倍桩长范围以内 图22反映出一个共同规律 疏桩复合桩基沉降计算模式是基于新推导的Mindlin解计入桩径影响公式计算桩的附加应力 一一第j块矩形底面在荷载效应准永久组合下的附加压力(kPa) 选荷载最大的框架柱进行验算 本规范给出等效作用分层总和法 叙述如下 可按本规范附录F确定 ——桩端平面第j块荷载计算点至第i层土 z 40～100的应力系数 ——均质土的压缩模量 疏桩复合桩基础的最终沉降计算深度Z 由附录D确定 2…10 p 沉降计算荷载应考虑回弹再压缩 l c c 即取最大 等效作用面位于桩端平面 桩基任一点最终沉降量可用角点法按下式计算 ＝1 实质上纳入了按Mindlin位移解计算桩基础沉降时 ψ c e e 需要另行给出沉降计算方法 考虑到以下二个因素 s′＝272mm 等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论 从表11单桩 取0.7 当布桩不规则时可按式(5.5.9-2)近似计算 d 略去桩身弹性压缩 荷载效应标准组合(含承台自重) 可按下列公式简化计算 桩数 E e N n 桩基沉降计算经验系数应根据桩端持力土层类别 k 采用考虑桩径因素的Mindlin解进行单桩应力计算 是桩基础良好持力层 等效作用面位于桩端平面 当桩基形状不规则时 梁板式片筏基础 桩的长径比愈小差异愈大 框架和排架结构建筑桩基按一柱一桩或一柱二桩布置也不少 如CCTV新台址桩基 近似取二者相同 1 ＝0.7×30.0＋2.0＝23mm(采用后注浆乘以0.7折减系数) 小桩距桩基的桩对于土体回弹的约束效应导致回弹量减小 2 单根复合基桩承台面积A 按实体深基础Boussinesq解分层总和法计算沉降w 可采用等效矩形面积计算桩基等效沉降系数 △X＝0.04m i n d 可液化 将二者叠加按分层总和法计算沉降 ＝2200mm 5.5.5 z ——根据群桩距径比s σ 仅为规范允许值的1／4 c ＝1595＋1540＋415.8＝3550.8kN d c a ——分别为第j桩的桩端阻力和桩侧阻力对计算轴线第i计算土层1／2厚度处的应力影响系数 乘以等效沉降系数ψ 第i—1层土底面的距离(m) 0 zi E 桩距小 为有效作用面至i ——桩身压缩系数 一一平均附加应力系数 n 天津 l ——在荷载效应准永久组合下承台底的平均附加压力 外框架桩基刚度宜适当弱化 s 按本规范附录E确定 e 墙中心点 .s′＝0.5×0.7×0.47×272mm＝45mm 式(3)经统计分析后简化为 4 25 I 采用弹性半空间表面荷载下Boussinesq应力解计算附加应力 ——Mindlin解群桩沉降系数 e n n ij 土的渗透性低 将承台底土压力对地基中某点产生的附加应力按Boussinesq解(附录D)计算 z 地基承载力特征值f 最终沉降量 d 该办公楼由地上36层 1 可根据角点法划分的矩形长宽比及深宽比按本规范附录D选用 沈阳 桩基沉降计算 基于桩身材料的弹性假定及桩侧阻力呈矩形 桩距大于6d的疏桩基础并非罕见 M ＝35MPa 桩身压缩分别为22mm 单桩 e 求得基桩长径比 k 二是当基坑深度小于5m时 相互影响等因素引起的地基沉降变形 最大沉降为40mm 基坑边缘最小 梁截面 i 粉土)折减系数 1 故外框架柱桩基满足设计要求 对于单桩 桩距等而言 桩基承台长宽比L ck 为使计算沉降更符合实际 σ 单排桩 对全承台分块按式(5.5.14-5)计算桩端平面以下土层的应力 荷载由桩土共同承担 14.4mm ／ 因此 桩端平面以下第i计算土层1／2厚度处的附加应力系数 核心筒承台采用平板式 s 沉降计算经验系数 z 在工程实践的意义上 由本规范第5.5.11条得 α 取ξ b E 可按应力比法确定 与基桩产生的应力 e 尚应控制柱(墙)之间的差异沉降 η s c ——分别为矩形桩基础长边布桩数和短边布桩数 ①实体深基础法 l 承台效应系数η 2 1 取荷载效应准永久组合作用下的总荷载为考虑回弹再压缩的等代附加荷载 Q p 非软土地区 1 可按本规范附录D选用 5.5.4 k h ψ …10) 两种沉降解之比 黄土地区的西安等共计150份已建桩基工程的沉降观测资料 关于单桩 乘以1.3～1.8挤土效应系数 ——桩身截面面积 5.5.9 R ／d 2 I e 如 1 ck 5.5.6～5.5.9 计算模式如图5.5.6所示 疏桩基础在基坑开挖(软土地区往往是先成桩后开挖 ψ——桩基沉降计算经验系数 等效作用面积为桩承台投影面积 计算复合桩基沉降时 复合基桩承载力特征值 ——桩端平面第j块荷载作用面至第i层土 单排桩 b 0 外围框架柱桩基对核心筒桩端以下应力的影响 愈近桩端差异愈大 0 工程实际中 2 ij s 当无当地可靠经验时可按本规范第5.5.11条确定 1)核心筒 近似取p 地下7层与周围地下7层车库连成一体 以水平距离 根据矩形长宽比a／b及深宽比 当沉降计算点与应力计算点不重合时 ／n ／d＝2 等效作用分层总和法桩基最终沉降量计算式 一种是Poulos提出的相互作用因子法 疏桩复合桩基沉降计算方法的可靠性问题 ak 与土的自重应力σ 5.5.12 与沉降计算深度范围内压缩模量当量值 另一部分为超出土自重部分的附加压力引起的变形 基桩承载力特征值 桩端平面以下地基中由基桩引起的附加应力 式中 S 按叠加原理 等效作用面以下(等代实体深基底以下)的应力分布按弹性半空间Boussinesq解确定 一一计算桩身压缩 端承型桩 4 式中 a 桩端以下0.008l处 ——附加应力系数 k 可按本规范附录D采用角点法计算 ——水平面影响范围内各基桩对应力计算点桩端平面以下第i层土1／2厚度处产生的附加竖向应力之和 A——桩基承台总面积 承台底地基土不分担荷载的桩基 无当地经验时 这是基于单桩 ξ ＝1／2 σ 用应力比法得计算深度 总桩数n＝4…600 可按本规范式(5.5.14)计算 G 挤土效应系数取大值 左核心筒荷载偏心距离 关于土的泊松比υ的取值 疏桩基础 c 卵石)～0.8(黏性土 5.5.15 土体渗透性低的情况 本条说明关于桩基沉降计算经验系数 ak s (i-1)j e 按 ②相互作用因子法不能反映压缩层范围内土的成层性 本规范中 3 运用弹性半无限体表面均布荷载下的Boussinesq解 5.5 故实际差异沉降比上述计算值要小 总重 其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法 s 上述沉降计算只计入相邻基桩对桩端平面以下应力的影响 为43和28 单排桩 按分层总和法计算群桩沉降 2 长径比l／d＝5 C 桩基等效沉降系数ψ 根据收集到的上海 一般第四纪土地区的北京 B 9500kN×90＝855000kN＞843592kN z 应符合下列公式要求 h 5.5.15 c 疏桩桩基沉降计算深度相对于常规群桩要小得多 应按表5.5.4规定采用 单排桩沉降进行计算与实测的对比 随群桩的距径比 ψ 相同基础平面尺寸条件下 n 得 a 承台梁自重 2 m——以沉降计算点为圆心 关于相邻基桩的水平面影响范围 d——桩径 当布桩不规则时 由本规范第5.5.7条及第5.5.12条得 ——第i计算土层厚度(m) α c b 复合基桩荷载标准值 zi ＝7000＋0.7×350×21.7＝12317kN 框架-核心筒结构时 c c 由于土层厚度与性质不均匀 单桩承载力特征值 对于饱和土中未经复打 中粗砂层 压缩模量当量值 a ＝2.0×2.2×14.5×25＝1595kN E ＝245kPa 为第k块承台底板的承台效应系数 采用单向压缩分层总和法计算土层的沉降 σ Q 本次规范修编时 5.5.14 ＝0.2σ 土位移协调条件 建筑标准层平面图见图24 ＝一0.2σ s′——采用布辛奈斯克(Boussinesq)解 疏桩基础及其复合桩基的沉降计算深度均采用应力比法 ＝η 应力计算点应取与沉降计算点最近的桩中心点 后者主要分为两种 计算范围见图28 沉降计算 ＝1.0 ＝20m si 上述单桩 c ＞1 × 欠固结土 z a 基础长宽比条件下刚性承台群桩的沉降数值解 ≥100MPa l 采用复合应力分层总和法 a zci l 将沉降计算点水平面影响范围内各基桩对应力计算点产生的附加应力叠加 p ＝59％ ——承台压力对应力计算点桩端平面以下第i计算土层1／2厚度处产生的应力 承台底压力引起的沉降实际上包含两部分 采用准永久荷载效应组合的总荷载为等效附加荷载 计算桩基沉降变形时 桩身压缩量s P——矩形基础上的均布荷载之和 si 整体倾斜 ak 由于三个地区地层条件存在差异 ＝6.0m 采用与本条第1款相同方法计算沉降 f 一部分为回弹再压缩变形 使得预制桩挤土效应不同 一是考虑单排桩 5.5.7 土质 第(13)层为细一中砂 m——角点法计算点对应的矩形荷载分块数 单桩承载力特征值 板厚可减少 第i一1层土底面深度范围内平均附加应力系数 荷载差异 桩基沉降计算深度z ak 预制桩基础的最终沉降量显著大于灌注桩基础的最终沉降量 c ／B 基础长宽比而变 e 桩底荷载标准值F 15 桩身弹性压缩的计算 本条说明关于单桩 A j 可取1.0 等效矩形的长宽比可根据承台实际尺寸和形状确定 5.5.13 在工作荷载下的沉降计算方法 为承台底地基承载力特征值 b 与不考虑群桩侧面剪应力和应力不扩散实体深基础Boussinesq解沉降计算值w 因而其桩端平面以下一定范围内应力集中现象极明显 立面图见图25 c 其最终沉降量可按下列公式计算 假定承台底附加压力为均布 应根据桩距 基础埋深26m ps 将其作用于桩端等效作用面 桩径 应根据上部结构对桩基沉降变形的适应能力和使用要求确定 式中 e 或因使用要求 进行叠加 ＝3d 为说明本规范第3.1.8条变刚度调平设计要点及本规范第5.5.14条疏桩复合桩基沉降计算过程 从中看出 ＝36025kN 沉降差 应力计算点的沉降包含桩端以下土层的压缩和桩身压缩 即计算深度处的附加应力σ ＝2000mm×2200mm 5.5.2 砾 s M 由承台土压力引起的附加应力σ s ——第j桩在荷载效应准永久组合作用下(对于复合桩基应扣除承台底土分担荷载) 可将承台板划分为u个矩形块 i 1 (i-1)j ψ＝0.5 对于复合桩基和普通桩基的计算模式应予区分 ——第i计算土层的压缩模量(MPa) 柱下布1～3桩者居多 桩端持力层为卵砾 取ξ 按本规范表5.2.5确定 其中η 承台土压力 桩数多 ——第k块承台底均布压力 p n 疏桩(桩距大于6d)基础的最终沉降量计算 三角形分布 当m≤15时 单排桩 B ＝2mm 5.5.3 c (F 二是再压缩层深度及其分布难以确定 ( 随桩的长径比 c 当无当地可靠经验时 10 摩擦型桩 以某框架-核心筒结构为例 n 相对弱化外围框架柱桩基竖向支承刚度的总体思路 鉴于对计算结果不敏感 st ／ 15…100 引孔沉桩的预制桩基础按本规范表5.5.11所列值再乘以挤土效应系数1.3～1.8 这类桩基不能应用等效作用分层总和法 c s 单排桩计算与实测沉降比较可见 框架-核心筒结构 对于按不同几何参数刚性承台群桩Mindlin位移解沉降计算值w α 5 桩基沉降计算 宽及总桩数 沉降量 f 这一现象反映出预制桩因挤土沉桩产生桩土上涌导致沉降增大的负面效应 即Z 即按σ ——-第j桩桩长(m) 运用弹性半无限体内作用力的Mindlin位移解 二是按变刚度调平原则 I 为应用方便 分层数应结合土层性质 z 而单桩 列于附录F 式中 α 其次