摘要:在《建筑桩基技术规范理解与应用》一书中,谈到在用JCCAD设计桩基础时候,遇到桩反力大于1.2Ra时,建议可以通过适当考虑承台效应以降低桩的计算反力,使之既满足规范的设计要求,又可节省用桩数量。本文讨论承台效应在桩基础设计中应用问题。

辽宁水塔楼
1.承台效应 承台效应是指摩擦型群桩在竖向荷载作用下,由于桩土相对位移,桩间土对承台产生一定竖向抗力,成为桩基竖向承载力的一部分而分担荷载的现象。因此,承台效应是针对摩擦型群桩而言的,其发挥作用的前提是桩土相对位移,如果没有相对位移,承台效应是无法发挥作用的,而桩土产生相对位移,意味着桩的受力达到了较为显著的程度,一般可以用特征值Ra来做衡量指标。显然,承台效应和承台效应系数与地基基础设计的很多因素有关系,具体可以参考新桩基规范的相关条文。然而需要特别指出的是,在某些情况下,不能考虑承台效应,比如承台下为可液化土、湿陷性土、高灵度软土、欠固结土、新填土、沉桩引起孔隙水压力和各种外因引起的基坑土体隆起等。 2.承台效应系数 桩承台底地基土承载力特征值发挥率为承台效应系数,新桩基的承台效应系数如表所示。根据JCCAD的使用指南和《建筑桩基技术规范理解与应用》一书例题的建议,一般承台底地基土所承担的上部结构荷载一般不超过10%左右。解读这条原则需明确:(1)这是针对桩中心距比较小的受压桩(Sa/d=3-4);(2)需要先保证计算模型中桩的反力尽量接近1~1.2Ra,余下部分由土分担,因此对于桩受力稍小区域,不需要考虑土的作用。(3)桩间距比较大的情况下,不合适。(4)对于满足以上前提和规范规定可以考虑承台效应要求的桩基础设计,除了根据这条原则考虑承台效应外,尚应满足新桩基规范的承台效应系数限值的要求,当然当地经验系数更重要。(5) 考虑承台效应时,宜保证地基土的基床系数不会太大。

3.桩中心距较大情况下的承台效应 工程实例:某全埋地下的地下车库,原设计的平板式筏板基础可满足抗压承载力要求,现由于整体抗浮不满足,而在筏板底下均匀布置了间距较大的抗拔桩(Sa/d=~6),那么问题出现了:在高水位的抗浮和低水位(无水)时的抗压工况下,是按筏板计算基础,还是桩筏计算基础?这个问题其实应分开考虑,当高水位的抗浮时,可采用桩筏计算基础,不考虑底板土的基床系数;而当低水位(无水)的抗压时,应采用考虑承台效应的桩筏基础计算较为合理,此时基床系数约为筏板基础的取值,但需适当折减和反复调整,根据基础设计条件和布桩传力的具体方式,确定承台底地基土可能分担的承台效应系数,进而几次迭代计算得到合理的反力分布。若采用筏板基础计算,则对于地基设计不会有问题(筏板基础已经可满足抗压承载力要求),但是对于筏板而言,内力并不准确,因为桩的布置和集中力对于底板的弯矩可能有较大影响。而对于桩中心距Sa/d>8时,基本上不考虑桩也不会对底板内力有大影响。 由于基础设计本身的不确定性,新的桩基规范更强调概念设计的重要性,承台效应利用的好可以优化桩基础,减少造价,但是如果对于其各种前提条件,地基条件和影响因素不了解,可能会产生误用,因此还应结合当地经验为好。至于数值计算本身,做为基础设计和概念判断的依据,应尽可能准确和有理有据。
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