桩基沉降验算

4．7．1 桩基沉降变形指标

(1)桩基沉降变形可用下列指标表示:

①沉降量.

②沉降差.

③整体倾斜:建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值.

④局部倾斜: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的比值.

(2)计算桩基沉降变形时,桩基变形指标应按下列规定选用:

①由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型复杂、相互影响等因素引起的地基沉降变形,对于砌体承重结构应由局部倾斜控制.

②对于多层或高层建筑和高耸结构应由整体倾斜值控制.

③当其结构为框架、框架G剪力墙、框架G核心筒结构时,还应控制柱(墙)之间的差异沉降.

4．7．2 桩基沉降变形允许值

建筑桩基沉降变形允许值,应按表4．17的规定采用.

表4．17 建筑桩基沉降变形允许值

4．7．3 桩基沉降计算

(1)桩中心距不大于6倍桩径的桩基.对于桩中心距不大于6倍桩径的桩基,其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法.等效作用面位于桩端平面,等效作用面积为桩承台投影面积,等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力.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.计算模式如图4．19所示,桩基任一点最终沉降量可用角点法按下式计算:

图4．19 桩基沉降计算示意图

式中 s——桩基最终沉降量(mm);

s′——采用布辛奈斯克解,按实体深基础分层总和法计算出的桩基沉降量(mm);

ψ——桩基沉降计算经验系数,当无当地可靠经验时可按表4．18采用,对于采用后注浆施工工艺的灌注桩,桩基沉降计算经验系数应根据桩端持力土层类别,乘以0．7(砂、砾、卵石)~0．8(黏性土、粉土)折减系数;饱和土中采用预制桩(不含复打、复压、引孔沉桩)时,应根据桩距、土质、沉桩速率和顺序等因素,乘以1．3~1．8(挤土效应系数),土的渗透性低,桩距小,桩数多,沉降速率快时取大值;

ψe——桩基等效沉降系数,可按式(4-41)、式(4-42)确定;

m——角点法计算点对应的矩形荷载分块数;

p0j——第j块矩形底面在荷载效应准永久组合下的附加压力(k Pa);

n——桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数;

Esi——等效作用面以下第i层土的压缩模量(MPa),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;

zij、zi－1( )j——桩端平面第j块荷载作用面至第i层土、第(i－1)层土底面的距离(m);

αij、αi－1( )j——桩端平面第j块荷载计算点至第i层土、第(i－1)层土底面深度范围内平均附加应力系数,可按附录2选用.

表4．18 桩基沉降计算经验系数ψ

计算矩形桩基中点沉降时,桩基沉降量可按下式简化计算:

式中 p0——在荷载效应准永久组合下承台底的平均附加压力;

αi、αi－1——平均附加应力系数,根据矩形长宽比a/b及深宽比zib＝2ziBc,zi－1b＝2zi－1Bc,可按附录2选用.

桩基沉降计算深度zn应按应力比法确定,即计算深度处的附加应力σz与土的自重应力σc应符合下列公式要求:

式中 αj——附加应力系数,可根据角点法划分的矩形长宽比及深宽比按附录1选用.桩基等效沉降系数ψe可按下列公式简化计算:

式中 nb——矩形布桩时的短边布桩数,当布桩不规则时可按式(4-43)近似计算,nb＞1;nb＝1时,可式(4-45)~式(4-49)计算;

C0、C1、C2——根据群桩距径比sa/d、长径比l/d及基础长宽比Lc/Bc确定;Lc、Bc、n——分别为矩形承台的长、宽及总桩数.

当布桩不规则时,等效距径比可按下列公式近似计算:

圆形桩

方形桩

式中 A——桩基承台总面积;

b——方形桩截面边长.

计算桩基沉降时,应考虑相邻基础的影响,采用叠加原理计算;桩基等效沉降系数可按独立基础计算.当桩基形状不规则时,可采用等效矩形面积计算桩基等效沉降系数,等效矩形的长宽比可根据承台实际尺寸和形状确定.

(2)单桩、单排桩、疏桩基础.对于单桩、单排桩、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:

①承台底地基土不分担荷载的桩基.桩端平面以下地基中由基桩引起的附加应力,按考虑桩径影响的明德林解附录F计算确定.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,采用单向压缩分层总和法计算土层的沉降,并计入桩身压缩se.桩基的最终沉降量可按下列公式计算:

②承台底地基土分担荷载的复合桩基.将承台底土压力对地基中某点产生的附加应力按布辛奈斯克解计算,与基桩产生的附加应力叠加,采用与①相同方法计算沉降.其最终沉降量可按下列公式计算:

式中 m——以沉降计算点为圆心,0．6倍桩长为半径的水平面影响范围内的基桩数;

n——沉降计算深度范围内土层的计算分层数.分层数应结合土层性质,分层厚度不应超过计算深度的0．3倍;

σzi——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.应力计算点应取与沉降计算点最近的桩中心点;

σzci——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.可将承台板划分为u个矩形块,可按附录1采用角点法计算;

Δzi——第i计算土层厚度(m);

Esi——第j计算土层的压缩模量(MPa),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;

Qj——第j桩在荷载效应准永久组合作用下,桩顶的附加荷载(k N);当地下室埋深超过5m时,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;

lj——第j桩桩长(m);

Aps——桩身截面面积;

αj——第j桩总桩端阻力与桩顶荷载之比,近似取极限总端阻力与单桩极限承载力之比;

Ip,ij、Is,ij——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;

Ec——桩身混凝土的弹性模量;

pc,k——第k块承台底均布压力,可按pc,k＝ηc,kfak取值,其中ηc,k为第k块承台底板的承台效应系数,按表4．14确定;fak为承台底地基承载力特征值;

αki——第k块承台底角点处,桩端平面以下第i计算土层1/2厚度处的附加应力系数,可按附录1确定;

se——计算桩身压缩;

ξe——桩身压缩系数.端承型桩,取ξe＝1．0;摩擦型桩,当l/d≤30时,取ξe＝2/3;l/d≥50时,取ξe＝1/2;介于两者之间可线性插值;

ψ——沉降计算经验系数,无当地经验时,可取1．0.

对于单桩、单排桩、疏桩复合桩基础的最终沉降计算深度zn,可按应力比法确定,即zn处由桩引起的附加应力σz、由承台土压力引起的附加应力σzc与土的自重应力σc应符合下式要求:

σz＋σzc＝0．2σc 　(4-50)