承台效应系数.ppt

(八)承台效应系数1承台效应系数
摩擦型群桩在竖向荷载作用下，由于桩土相对位移，桩间土对承台产生一定竖向抗力，成为桩基竖向承载力的一部分而分担荷载。称此种效应为承台效应。承台底地基土承载力特征值发挥率为承台效应系数。承台效应和承台效应系数随下列因素影响而变化。
（1）桩距大小。桩顶受荷载下沉时，桩周土受桩侧剪应力作用而产生竖向位移Wr

由上式看出，桩周土竖向位移随桩侧剪力qs和桩径d增大而线性增加。随与桩中心距离r增大，呈自然对数关系减小，当距离r达到nd时，位移为零；而nd根据实测结果约为(6～10)d，随土的变形模量减小而减小。显然，土竖向位移愈小，土反力愈大，对于群桩，桩距愈大，土反力愈大。(2)承台土抗力随承台宽度与桩长比减小而减小。现场原型试验表明，当承台宽度与桩长之比较小时承台土反力形成的压力泡包围整个桩群，由此导致桩侧阻力、端阻力发挥值降低，承台底土抗力随之加大。由图5.2.1看出，在相同桩数，桩距条件下，承台分担荷载比随Bc／L增大而增大。
(3)承台土抗力随区位和桩的排列而变化。承台内区(桩群包络线以内)由于桩土相互影响明显，土的竖向位移加大，导致内区土反力明显小于外区(承台悬挑部分)，即呈马鞍形分布。从图5.2-2(a)还可看出，桩数由2平方增至3的平方4的平方，承台分担荷载比Pc／P递减，这也反映出承台内、外区面积比随桩数增多而增大导致承台土抗力随之降低。对于单排桩条基，由于承台外区面积比大，故其土抗力显著大于多排桩桩基。图5.2-2所示多排和单排桩基承台分担荷载比明显不同证实了这一点。
(4)承台土抗力随荷载的变化。由图5.2-1、图5.2-2看出，桩基受荷后承台底产生一定土抗力，随荷载增加土抗力及其荷载分担比均逐渐增大，到达工作荷载(Pu／2)时荷载分担比Pc／P趋于稳值，也就是说土抗力和荷载增速是同步的。不过，对于Bc／L>1和单排桩桩基，PC/P在荷载达到Pμ/2后仍随荷载水平增大而持续增长。这说明这两种类型桩基承台土抗力的增速持续大于荷载增速。(1)柱下独立桩基，A为全承台面积
(2)满布桩的桩筏、桩箱基础
按柱、墙侧1／2跨距，悬臂边取2.5倍板厚处确定计算域A，桩距、桩径、桩长不同，采用上式分区计算，或取平均Sa、Bc／L计算ηc。
(3)桩集中布置于墙下的剪力墙高层建筑桩筏基础：计算域κ自墙两边各1／2跨距，对于悬臂板取2.5倍板厚，按条基计算ηc。
(4)对于按变刚度调平原则布桩的核心筒外围复合平板式和梁板式筏形承台桩基
计算域A为自柱侧1／2跨，悬臂板边取2.5倍板厚处围成；按式(5.2-1)计算Ac，按Sa>6d确定ηc。
关于不能考虑承台效应的特殊条件：可液化土、湿陷性土、高灵度软土、欠固结土、新填土、沉桩引起孔隙水压力和土体隆起等，这是由于这些条件下承台土抗力随时可能消失。3忽略侧阻和端阻的群桩效应的说明
影响桩基的竖向承载力的因素包含三个方面，一是基桩的承载力；二是桩土相互作用对于桩侧阻力和端阻力的影响，即侧阻和端阻的群桩效应；三是承台底土抗力分担荷载效应。对于第三部分，上面已就条文的规定作了说明。对于第二部分，在《建筑桩基技术规范》JGJ94—94中规定了侧阻的群桩效应系数ηs，端阻的群桩效应系数ηp。所给出的ηs、ηp源自不同土质中的群桩试验结果。其总的变化规律是：对于侧阻力，在粘性土中因群桩效应而削弱，即非挤土桩在常用桩距条件下ηs小于1，在非密实的粉土、砂土中因群桩效应产生沉降硬化而增强，即ηs大于1；对于端阻力，在粘性土和非粘性土中，均因相邻桩桩端土互逆的侧向变形而增强，即ηp>1。但侧阻、端阻的综合群桩效应系数ηsp对于非单一粘性土大于1，单一粘性土当桩距为3～4d时略小于1。承台土抗力的综合群桩效应系数大于1，非粘性土群桩较粘性土更大一些。就实际工程而言，桩所穿越的土层往往是两种以上性质土层交互出现，且水平向变化不均，由此计算群桩效应确定承载力较为繁琐。鉴此，本规范关于侧阻和端阻的群桩效应不予考虑，即取ηs=ηp=1.0。这样处理，方便设计，多数情况下可留给工程更多安全储备。对少数单一粘性土中的低承台桩基，其综合群桩效应系数η≥1(随桩距增大而增大)，故单一粘性土中的小桩距(Sa=3～4d)桩基，不应再另行计入承台效应。
(九)采用变刚度调平设计原则进行的试设计案例——北京国际财源中心西塔主楼桩基础优化设计2.设计依据
2.1《建筑桩基技术规范》(送审稿2006年8月)
2.2《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
2.3《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
2.4《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002
2.5《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
2.6《钢筋混凝土承台设计规程》CECS88-97
2.7《国际财源中心岩土