文档介绍：《基础工程》
第3章桩基础
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桩的水平承载力,是指桩在与桩轴线垂直方向受力时的承载力。桩在横向力(包括弯矩)作用下的工作情况较轴向受力时要复杂些,但仍然是从保证桩身材料和地基强度与稳定性以及桩顶水平位移满足使用要求来分析和确定桩的水平承载力。
6 桩的水平承载力
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一、在横向荷载作用下,桩的破坏机理和特点
桩在横向力作用下变形示意图 a)刚性桩;b)弹性桩
a)桩的刚度远大于土层刚度时,桩身挠曲变形不明显,可能由于桩侧土的强度不够失稳。因此,基桩的横向承载力容许值可由桩侧土的强度及稳定性决定。
b)桩的相对刚度较小时,桩身发生挠曲变形,侧向位移随入土深度逐渐减小,形成一端嵌固的地基梁。基桩的横向承载力容许值由桩身材料的抗剪强度或侧向变形条件决定
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二、单桩横向容许承载力的确定方法
1、单桩水平静载试验
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荷载-时间-位移曲线
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荷载-位移梯度曲线
荷载-位移曲线
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上述方法极限荷载除以安全系数,即得桩的横向承载力的容许值,安全系数一般取2
用水平静载试验确定单桩横向容许承载时,还应注意到按上述强度条件确定的极限荷载时的位移,是否超过结构使用要求的水平位移,否则应按变形条件来控制。水平位移容许值可根据桩身材料强度、土发生横向抗力的要求以及墩台顶水平位移和使用要求来确定,目前在水平静载试验中根据《公桥基规》有关的精神可取试桩在地面处水平位移不超过6mm,定为确定单桩横向承载力判断标准,以满足结构物和桩、土变形安全度要求,这是一种较概略的标准。
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三、水平受荷的理论分析
根据某些假定建立的理论(如弹性地基梁理论),计算桩在横向荷载作用下,桩身内力与位移及桩对土的作用力,验算桩身材料和桩侧土的强度与稳定、以及桩顶或墩台顶位移,从而可评定桩的横向承载力容许值
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(一)土的弹性抗力及其分布规律
桩基础在荷载(包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩)作用下产生位移(包括竖向位移、水平位移和转角),桩的竖向位移引起桩侧土的摩阻力和桩底土的抵抗力。桩身的水平位移及转角使桩挤压桩侧土体,桩侧土必然对桩产生一横向土抗力zx,它起抵抗外力和稳定桩基础的作用,土的这种作用力称为土的弹性抗力。zx即指深度为Z处的横向(X轴向)土抗力,其大小取决于土体性质、桩身刚度、桩的入土深度、桩的截面形状、桩距及荷载等因素。
1、基本概念
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假定土的横向土抗力符合文克尔假定,即
式中:
zx——横向土抗力(kN/m2);
C——地基系数(kN/m3)
xz——深度Z处桩的横向位移(m)。
桩身内力与位移计算方法很多,常用的有:弹性地基梁法。
弹性地基梁法:
    将桩作为弹性地基上的梁,按文克尔假定(梁身任一点的土抗力和该点的位移成正比)的解法。
基本概念明确,方法较简单,所得结果一般较安全。弹性地基梁的弹性挠曲微分方程的求解方法可用数值解法、差分法及有限元法。
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