第四章桩基沉降计算.ppt

第4章 桩基沉降计算 4.1 概 述 4.2 单桩沉降计算理论 4.3 荷载传递法 4.4 剪切位移法 4.5 弹性理论法 4.6 路桥桩基简化方法 4.7 单桩沉降计算的分层总和法 4.8 单桩的数值分析法 4.9 群桩沉降计算理论 4.10 等代墩基法 4.11明德林－盖得斯法 4.12建筑地基基础设计规范法 4.13浙江大学考虑桩身压缩的群桩沉降计算方法 4.14建筑桩基技术规范方法 4.15 群桩沉降计算的沉降比法 4.16 桩筏（箱）基础沉降计算 4.17 桩基沉降计算实例 4.1 概 述 众所周知，桩基的承载力与沉降是桩基设计中最主要的内容。在过去漫长的时间里，人们为了精确计算和预测桩基的沉降，曾进行过大量的研究，提出一系列计算沉降的方法。但由于地下桩基础的复杂性和地基土的非均匀性，桩基沉降的计算理论还有待成熟。 本章主要包括了单桩沉降计算理论、单桩沉降计算的荷载传递法、剪切位移法、弹性理论法、路桥桩基简化方法、单桩沉降计算的分层总和法、数值分析法、群桩沉降计算理论、群桩沉降计算的等代墩基法、明德林－盖得斯法、建筑地基基础设计规范法、浙江大学考虑桩身压缩的群桩沉降计算方法、建筑桩基技术规范方法、沉降比法、桩筏（箱）基础沉降计算等内容。 学完本章后应掌握以下内容： （1）单桩沉降的组成； （2）单桩沉降的各种计算方法； （3）群桩沉降计算理论； （4）群桩沉降的各种计算方法； （5）桩筏（箱）基础沉降计算方法。 学习中应注意回答以下问题： （1）单桩沉降由哪几部分组成？单桩沉降有哪几种计算方法？ （2）荷载传递法、剪切位移法、弹性理论法、简化分析法、分层总和法各自的机理是什么？研究现状怎样？有哪些优缺点？ （3）数值分析法包括哪几种？各有哪些特点？ （4）群桩沉降由哪几部分组成？群桩沉降的计算方法有哪些？各自有哪些特点？ （5）等代墩基法、明德林－盖得斯法、建筑地基基础设计规范法、浙江大学考虑桩身压缩的群桩沉降计算方法、建筑桩基技术规范方法、沉降比法分别如何计算群桩沉降？ （6）桩筏（箱）基础有哪些优缺点？如何进行沉降计算？ 4.2 单桩沉降计算理论 对于一柱一桩的情况，单桩的沉降计算就是一个实际的工程问题。另一方面，某些群桩的沉降计算方法，是以单桩沉降为基础，通过经验关系或迭加的原理而得到。故对桩基沉降计算，有必要先分析单桩的沉降。 4.2.1 单桩沉降的组成 桩身的压缩通常可把桩身混凝土视作弹性材料，用弹性理论进行计算。 桩端以下土体的压缩包括：土的主固结变形和次固结变形以及钻孔桩有桩端沉渣压缩等。 除了土体的固结变形外，有时桩端还可能发生刺入变形(土体发生塑性变形)。对固结变形可用土力学中的固结理论进行计算，固结变形产生的沉降，是随时间而发展的，具有时间效应的特征。当桩端以下土体的压缩与荷载关系近似为直线关系时，也可以把土体视作线弹性介质，运用弹性理论进行近似计算。对刺入变形目前还研究不够，无法很好预测。目前一般假定桩端位移和桩端力成线性关系。另外，钻孔桩桩端沉渣也会产生压缩变形。 4.2.2 单桩沉降的计算方法 在工程上可根据荷载特点、土层条件、桩的类型来选择合适的桩基沉降计算模式及相应的计算参数。沉降计算是否符合实际，在很大程度上取决于计算参数的是否正确。 目前单桩沉降的计算方法主要有以下几种： 1. 荷载传递法（analysis method of load transfer）； 2. 剪切位移法（shear displacement method）； 3. 弹性理论法（elastic theory method）； 4. 分层总和法（layerwise summation method）（建筑桩基技术规范方法）； 5. 简化方法（simplified method）（我国路桥规范简化计算法）； 6. 数值计算法（finite element method）。 4.3 荷载传递法 4.3.1 荷载传递法的基本原理 Kezdi（1957）以指数函数作为传递函数对刚性桩进行了分析，对柔性桩，采用了级数法求解。 佐腾悟（1965）提出了线弹性全塑性传递函数，并在公式中考虑了多层地基和桩出露地面的情况。 Vijayvergiya（1977）采用抛物线为传递函数。 Gardner（1975）、Kraft（1981）分别提出了两种表达形式不同的双曲线形式的传递函数。 潘时声（1993）根据实际工程地质勘测报告提供的桩侧土极限摩阻力和桩端土极限阻力，也提出了一种双曲线函数来模拟传递函数。 陈龙珠（1994）采用双折线硬化模型，分析了桩周和桩底土特性参数对荷载－沉降曲线形状的影响。 王旭东（199