桩基础课件——竖向荷载下单桩的工作性能.pptVIP

桩 基 础; 竖向荷载下单桩的工作性能 一、承压的单桩竖向承载力的组成 1. 组成 2. 传递过程：即桩侧阻力和桩端阻力的发挥过程 桩的荷载传递表明：在Q作用下，桩身上部受压缩产生向下的相对位移,桩侧表面受到土的向上摩阻力Qs的作用，随着荷载的增加，桩身压缩量和位移量增加，桩身下部的摩阻力也被调动并发挥出来。侧摩阻力沿桩身全长发挥后，荷载向下传递至桩底，桩底土层受压而产生桩端阻力Qp，这样荷载Q被通过侧阻力和端阻力传递到桩周围土层中。 注意（1）侧摩阻力从上至下发挥不同步； （2）侧阻力和端阻力发挥不同步。 ;3. 侧阻、端阻发挥所需的位移 侧阻：≤20mm，大直径桩：位移s=(3%~6%)d 端阻：与桩端土的性质、桩长、桩径、成孔工艺、施工质 量等因素有关 对于桩端土为岩层及硬的土层：很小的桩端位移 桩端为细粒土： 打入式桩：sp/d=10% 钻孔：sp/d=（20%~30%);4. 侧阻、端阻发挥特点： （1）上部侧阻发挥先于下部侧阻; （2）一般情况下，侧阻力先于端阻力的发挥; （3）在工作荷载Qk下，对于一般摩擦桩，QsQp; (4)对于长径比l/d较大的桩，在工作荷载下端阻很难发挥，当 l/d≥100时， Qp可忽略； ;5. 极限桩侧阻力、桩端阻力的影响因素 ; (2) 成桩效应 (a) 挤土桩、部分挤土桩的成桩效应 非密实砂土中的挤土桩，成桩过程使桩周土因挤压而趋于密实，导致桩侧、桩端阻力提高。对于桩群，桩周土的挤密效应更为显著。 饱和粘土中的挤土桩，成桩过程使桩周土受到挤压、扰动、重塑，产生超孔隙水压力，随后出现孔压消散、再固结和触变恢复，导致侧阻力、端阻力产生显著的时间效应，即软粘土中挤土摩擦型桩的承载力随时间而增长，距离沉桩时间越近，增长速度越快。 (b)非挤土桩的成桩效应 非挤土桩（钻、冲、挖孔灌注桩）在成孔过程由于孔壁侧向应力解除，出现侧向土松弛变形。孔壁土的松弛效应导致土体强度削弱，桩侧阻力随之降低。; 采用泥浆护壁成孔的灌注桩，在桩土界面之间将形成“泥皮”的软弱界面，导致桩侧阻力显著降低，泥浆越稠、成孔时间越长，“泥皮”越厚，桩侧阻力降低越多。如果形成的孔壁比较粗糙(凹凸不平)，由于混凝土与土之间的咬合作用，接触面的抗剪强度受泥皮的影响较小，使得桩侧摩阻力能得到比较充分的发挥。 对于非挤土桩，成桩过程桩端土不仅不产生挤密，反而出现虚土或沉渣现象，因而使端阻力降低，沉渣越厚，端阻力降低越多。这说明钻孔灌注桩承载特性受很多施工因素的影响，施工质量较难控制。掌握成熟的施工工艺，加强质量管理对工程的可靠性显得尤为重要。;二、荷载传递基本方程 1、桩顶位移组成 桩顶位移 δ0 =δl+δp δl：桩身压缩变形 δp：桩端下沉量=桩端土体的压缩量+桩尖下刺量 2、荷载传递基本方程 竖向荷载下桩土体系荷载传递过程可简单描述为：桩身位移 和桩身荷载 随深度递减，侧摩阻力自上而下逐步发挥。 求解的基本思路就是把桩沿长度方向划分为若干个弹性单元，土体与桩单元的相互作用可用弹簧模型来描述，这些弹簧的应力-应变关系表示了桩侧摩阻力与剪切位移之间的关系，计算模型如图1(a)所示。取深度z处的微小桩段为对象，由力的平衡条件可得： （1）; ;图1(c)、(d)、（b); 按照求解微分方程(6)的途径不同，荷载传递法可分为解析法、位移协调法两种方法。 解析法是把传递函数假定为某种简单的曲线方程，直接代入微分方程(6)求得解析解。简单且有代表性的传递函数模型是理想弹塑性模型(佐藤?悟, 1965)等。 位移协调法是用实测的传递函数来描述土体与桩单元的相互作用，由于实测的传递函数表达形式一般比较复杂，难以直接求得解析解，这时可采用位移协调法求解。求解时将桩划分成许多单元体，从桩端开