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1、第四章桩基础的设计计算英载作用下株身内力与位移的计算方法国内外已有春道采用的是将桩作为弹性地基上的梁,钕文光析法(幕级救解积分力程解傲分解等)法和有限元解等。以文克尔假定为基础的弹性地皋梁解法从土力学的观点认为不够严密。但其基本概念明确,方法较筒单,所得结果一般较安全,故国内外使用较为普遍。我国铁路、水利、公路及房屋建筑等领域在株的设计中常用的“m“法以及“K法、“常数“法(或称张有龄法)、“C“法等均属于此种方法。第一节单排桩基桩内力和位移计算一、基本概念)、土的弹性抗力及其分布规律1士的弹性抗力桃基础在荷载(包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩作用下产生7移(包括坂向位移、水平仙移和转角),桩的
2、竖阆位移引起柑侧】的赚阻力和底身的假定土的横向土抗力符合文克尔假定,即o-二二Cx-Z式中:r一横向土抗力(KNma);C一地基系数(KNIme)丶一一深度Z处桩的横向位移Cm)。2.地基系数基本概念:地基系数C表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形时所需要的力。它的大小与地基土的类别、物理力学性质有关。如能测得x并知道C值,值即可解得。地基系数C值是通过对试桩在不同类别土质及不同深度进行实测xz及azx后反算得到。C值隍深度的分布规律,地基系数C值不-的类别及其性质有关,而且也随深度而变化。由于实渊的客观条件和分析方法不尽相同等原因,所采用的C值随深度的芽布规律也各有不同。常用的儿种地基系数
3、分布规律如下伦.吴CR。FF。Ce0地基系数变化规律相应的基株内力和位移计算方法为:1)“m“法:假定地基系数C陈深度呈线性增长,卵C=mZ,如上图a)所示。称为地基系数随深度变化的比例系数CKNIm4)。2“K法:假定地基系数C陈深度呈折线变化即在桩身第一挠曲变形零点(上图b所示深度传以上地基系数C限深度呈凹形抛物线增加;该点以下,地基系数C=K(KNma)为常数。3)“法:假定地基系数C陶深度呈抛物线增加,即C=cZ05,当无量纲入士深度达4后为常数,如上图c)所示。c为地基系数的比例系数(KNIm85)。47“常数“法,又称“张有龄法“:假定地基系数C沿深度为均匀分布,不随深度而变化,即
4、C=KoCKNIm2)为常数,如上图d)所示。述四种方法各自假定的地基系数随深度分布规律不同,其计算结果有所差异。本节介绍目前应用较广并列入公桥基规中的“n7法。按“07法计算时,地基系数的比例系数m值可根据试验实测决定,无实测数据时可参考下表中的数值选用;非峄石类土的比例系数m值序号土的分类口或nCMNIm)1流塑粘性土i1l、淤泥3一52软塑粘性土IJt0.5、粑砂5103|硬塑粘性土0.51L0、细砂、中砂10-204坚硬、半坚硬粘性一/L0、粗砂20一305砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石30一806密实林砂夹卵石,密实漆卵石80一120关于“m“值的说明1由于株的水平荷载与位移关系是非线
5、性的,即m值随荷载与位移增大而有所减少,因此,m值的确定要与桃的实际荷载相适应。一航结构在地面处最大位移不超过10mm,对位移锋感的结构及桥梁结构为6mm。位移较大时,应适当降低表列mm值。2)当基础侧面为数种不同土层时,将地面或局部冲刷线以下hn深度内各土层的mi,根据换算前后地基系数国形面积在深度hn内相等的原则,换算为一个当量m值,作为整个深度的m值。3)桩底面地基士亚向地基系数Co为:Cuzmuh(二)单桩、单排桩与多排桩单桓、单排株:指在与水平外力H作用面相垂直的平面上,由单根或多根桓组成的单根(排桩基础,如下图a)、b)所示,对于单株来说,上部荷载全由它承担。对于单排桩,若作用于承台底面中心的荷载为N、从以,当N在承台横桥向无偏心时,则可以假定它是平均分布在各株上的,即E及M,0=一;Q,=一;M,=一5式巾,n一桂的根数。亿亿亿当坚向力N在承台横桥向有偏心距e时,即Me=Ne,因此每根桩上的竖向作用力可按偏心受压计算,即W,MDpi=一士儿Pf砚工工园伟李个单桩、单排株及多排杭
