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桩基础的设计计算要求

作者:精益岩土网     2017年1月15日 19:42      转载请注明来自精益岩土网


《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5节对桩基础的设计进行了规定。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.4条指出:群桩中单桩桩顶竖向力应按下列公式进行计算:

(1)轴心竖向力作用下:

Qk=(Fk+Gk)/n

式中:Fk——相应于作用的标准组合时,作用于桩基承台顶面的竖向力(kN);

Gk——桩基承台自重及承台上土自重标准值(kN);

Qk——相应于作用的标准组合时,轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力(kN);

n——桩基中的桩数。

(2)偏心竖向力作用下:

Qik=(Fk+Gk)/n±Mxkyiyi2±Mykxixi2

式中:Qik——相应于作用的标准组合时,偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力(kN);

MxkMyk——相应于作用的标准组合时,作用于承台底面通过桩群形心的xy轴的力矩(kN•m);

xiyi——第i根桩至桩群形心的yx轴线的距离(m)。

(3)水平力作用下:

Hik=Hk/n

式中:Hk——相应于作用的标准组合时,作用于承台底面的水平力(kN);

Hik——相应于作用的标准组合时,任一单桩的水平力(kN)。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.5条指出:单桩承载力计算应符合下列规定:

(1)轴心竖向力作用下:

QkRa

式中:Ra——单桩竖向承载力特征值(kN)。

(2)偏心竖向力作用下,除满足上式外,尚应满足下列要求:

Qikmax≤1.2Ra

(3)水平荷载作用下:

HikRHa

式中:RHa——单桩水平承载力特征值(kN)。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.6条指出:单桩竖向承载力特征值的确定应符合下列规定:

(1)单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量,不宜少于总桩数的1%且不应少于3根。单桩的静载荷试验,应按本规范附录Q进行。

(2)当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时,对单桩竖向承载力很高的大直径端承型桩,可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值,试验方法应符合本规范附录D的规定。

(3)地基基础设计等级为丙级的建筑物,可采用静力触探及标贯试验参数结合工程经验确定单桩竖向承载力特征值。

(4)初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式进行估算:

Ra=qpaAp+upΣqsiali

式中:Ap——桩底端横截面面积(m2);

qpaqsia——桩端阻力特征值、桩侧阻力特征值(kPa),由当地静载荷试验结果统计分析算得;

up——桩身周边长度(m);

li——第i层岩土的厚度(m)。

(5)桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中,当桩长较短且入岩较浅时,可按下式估算单桩竖向承载力特征值:

Ra=qpaAp

式中:qpa——桩端岩石承载力特征值(kN)。

(6)嵌岩灌注桩桩端以下3倍桩径且不小于5m范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布,且在桩底应力扩散范围内应无岩体临空面。

当桩端无沉渣时,桩端岩石承载力特征值应根据岩石饱和单轴抗压强度标准值按本规范第5.2.6条确定,或按本规范附录H用岩石地基载荷试验确定。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.7条指出:当作用于桩基上的外力主要为水平力或高层建筑承台下为软弱土层、液化土层时,应根据使用要求对桩顶变位的限制,对桩基的水平承载力进行验算。

当外力作用面的桩距较大时,桩基的水平承载力可视为各单桩的水平承载力的总和。当承台侧面的土未经扰动或回填密实时,可计算土抗力的作用。当水平推力较大时,宜设置斜桩。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.8条指出:单桩水平承载力特征值应通过现场水平载荷试验确定。必要时可进行带承台桩的载荷试验。单桩水平载荷试验,应按本规范附录S进行。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.9条指出:当桩基承受拔力时,应对桩基进行抗拔验算。单桩抗拔承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定,并应加载至破坏。单桩竖向抗拔载荷试验,应按本规范附录T进行。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.10条指出:桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.11条指出:按桩身混凝土强度计算桩的承载力时,应按桩的类型和成桩工艺的不同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以工作条件系数φc,桩轴心受压时桩身强度应符合下式的规定:

Q=Apfcφc

式中:fc——混凝土轴心抗压强度设计值(kPa),按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010取值;

Q——相应于作用的基本组合时的单桩竖向力设计值(kN);

Ap——桩身横截面积(m2);

φc——工作条件系数,非预应力预制桩取0.75,预应力桩取0.55~0.65,灌注桩取0.6~0.8(水下灌注桩、长桩或混凝土强度等级高于C35时用低值)。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.12条指出:非腐蚀环境中的抗拔桩应根据环境类别控制裂缝宽度满足设计要求,预应力混凝土管桩应按桩身裂缝控制等级为二级的要求进行桩身混凝土抗裂验算。腐蚀环境中的抗拔桩和受水平力或弯矩较大的桩应进行桩身混凝土抗裂验算,裂缝控制等级应为二级;预应力混凝土管桩裂缝控制等级应为一级。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.13条指出:桩基沉降计算应符合下列规定:

(1)对以下建筑物的桩基应进行沉降验算:

1)地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基;

2)体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基;

3)摩擦型桩基。

(2)桩基沉降不得超过建筑物的沉降允许值,并应符合本规范表5.3.4的规定。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.14条指出:嵌岩桩、设计等级为丙级的建筑物桩基、对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基、吊车工作级别A5及A5以下的单层工业厂房且桩端下为密实土层的桩基,可不进行沉降验算。

当有可靠地区经验时,对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型桩基也可不进行沉降计算。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.15条指出:计算桩基沉降时,最终沉降量宜按单向压缩分层总和法计算。

地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变性体理论,按实体深基础方法或明德林应力公式法进行计算,计算按本规范附录R进行。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.16条指出:以控制沉降为目的设置桩基时,应结合地区经验,并满足下列要求:

(1)桩身强度应按桩顶荷载设计值验算;

(2)桩、土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定;

(3)桩端进入较好的土层,桩端平面处土层应满足下卧层承载力设计要求;

(4)桩距可采用4倍~6倍桩身直径。