文档介绍：1
7 群桩基础的竖向分析及其验算
端承型桩桩底平面的应力分布
端承型群桩基础通过承台分配到各基桩桩顶的荷载,绝大部分或全部由桩身直接传递到桩底,由桩底岩层(或坚硬土层)支承。由于桩底持力层刚硬,桩的贯入变形小,低桩承台的承台底面地基反力与桩侧摩阻力和桩底反力相比所占比例很小,可忽略不计。
群桩基础中的各基桩的工作状态近同于独立单桩,可以认为端承型群桩基础的承载力等于各单桩承载力之和,其沉降量等于单桩沉降量。
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摩擦型桩桩底平面的应力分布
由摩擦桩组成的群桩基础,在竖向荷载作用下,桩顶荷载主要通过桩侧土的摩阻力传递到桩周和桩端土层中。由于桩侧摩阻力引起的土中附加应力通过桩周土体的扩散作用,使桩底处的压力分布范围要比桩身截面积大得多(如右图所示),以致群桩中各桩传递到桩底处的应力可能叠加,群桩桩底处地基土受到的压力比单桩大。
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同时由于群桩基础的尺寸大,荷载传递的影响范围也比单桩深,因此桩底下地基土层产生的压缩变形和群桩基础的沉降都比单桩大。
在桩的承载力方面,群桩基础的承载力也决不是等于各单桩承载力总和的简单关系。
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群桩效应
摩擦型群桩基础受竖向荷载后,由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同,这种群桩不同于单桩的工作性状所产生的效应,称其为群桩效应,它主要表现在对桩基承载力和沉降的影响上。
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影响群桩基础承载力和沉降的因素:
与土的性质、桩长、桩距、桩数、群桩的平面排列和承台尺寸大小等因素有关。
模型试验研究和现场测定结果表明,上述诸因素中,桩距大小的影响是主要的,其次是桩数。
现通常认为当桩间中心距离≥6b1(b1为单桩的计算宽度)时,可不考虑群桩效应。
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假定:
(1)承台是刚性的;
(2)各桩刚度相同;
(3)x,y基桩平面的惯性主轴
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由柱桩组成的群桩基础,群桩承载力等于单桩承载力之和,群桩基础沉降等于单桩沉降,群桩效应可以忽略不计,不需要进行群桩承载力验算。
即使由摩擦桩组成的群桩基础,在一定条件下也不需要验算群桩基础的承载力。例如建筑桩基础规定根数少于3根的群桩基础,桥梁工程规定桩距≥6倍桩径时,只要验算单桩的承载力就可以了。
但当不满足规范条件要求时,除了验算单桩承载力外,还需要验算桩底持力层的承载力,持力层下有软弱土层时,还应验算软弱下卧层的承载力。
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(1) 桩底持力层承载力验算
摩擦型群桩基础当桩间中心距小于6倍桩径时,如右图所示,将桩基础视为相当于cdef范围内的实体基础,认为桩侧外力以φ/4角向下扩散,可按下式验算桩底平面处土层的承载力:
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