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桩端阻力是由桩端土地基承载力修正后得到的吗?

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riversun 发表于 2008-9-7 16:30:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
抛砖引玉,看到这个话题很久了,我的同事也有很多这么理解,最近很忙一直没时间整理思路,先写出题目来,大家看看,发表一下意见

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 楼主| riversun 发表于 2008-9-7 19:55:09 | 显示全部楼层
礼拜天,大家都看残奥会去了,没有人啊,自己回答吧,欢迎拍砖!!
桩端阻力是由桩端土地基承载力修正后得到的吗?
为了弄清楚这个问题,我们不得不回头再重温我们的课本(不会已经扔了吧!哈哈)。
1、        什么是深基础?
当基础的埋深小于或等于其宽度时,该基础称为浅基础;当基础的埋深大于其宽度时,则称为钱基础(注意:是“称为”)。
深基础包括但不限于沉箱、沉井以及工程中常见的桩基础。
2、        为何特别强调深、浅基础呢?
那是因为在经典土力学中,两者的破坏特征不一样,因而其承载力的确定方式也不一样。
3、浅基础的破坏模式和承载力计算方法
在经典土力学中,浅基础共三种破坏模式:整体剪切破坏(其实就是把土挤出地面来)、局部剪切破坏、冲剪破坏。
浅基础计算的实质就是在半无限体表面作用的荷载,在地基中引起的应力分布和地基中塑性区开展的理论。如果您大脑中此时能浮现出布辛耐斯克解和1/4塑性开展区的字眼,那么恭喜你,你的基本功没有被扔掉。
采用理论公式计算浅基础地基承载力的方法有:
首先是Rangkine(1857);
其次是Prandtl(1920);
以上均是在条形基础受中心荷载,并忽略基础两侧土的抗剪强度下的计算公式。
在此基础上Terzaghi K在40年代,Meyerhof G.G.在50年代,Hansen在60年代,魏锡克在70年代分别提出了针对均值地基整体剪切破坏模式的极限承载力计算公式;
以上公式还有一个我们不能忽略的大前提:荷载作用在半无限体表面。当荷载作用在半无限体表面较浅深度时我们可以通过万能的修正系数来解决。
Meyerhof公式考虑了基础两侧摩擦以及两侧土的抗剪强度的影响,也是西欧各国常用的公式。
地基规范GB50007-2002中公式5.2.5就是基于Meyerhof公式对于修正系数做出了规定一个变种(实质上上述几个公式形式上是类似的,只是系数不一样而已,天津的岩土规范就是按照Hansen公式修改的)。
为了以后叙述方便,我们把这个公式用通俗的语言写出来:
1)        承载力=基底下土的自重影响+基底上土的重度影响+抗剪强度的影响
(这里面的基底都是指基础埋深不大于基础宽度的埋深)
浅基础各种计算模式见图(懒得上图了,大家伙自己看课本吧)
3、        以上浅基础极限承载力的修正
由于计算假设、基础形状、计算复杂的原因,上述各种计算难于适应建设需要,同时为了避免繁杂的计算(甚至无法得出严格的表达式),各位大师就偷懒引入一些修正系数对承载力进行修正。
修正系数总体很多:
基础形状修正系数;
基础倾斜修正系数;
基础埋深修正系数;
地面倾斜修正系数;
基地倾斜修正系数;
还有一个最重要的承载力系数。
在舍弃了一些不重要的修正,又把剩下的系数都打包放到三个综合系数里,并对系数的取值做出一些规定以防止冒进,就是规范5.2.5公式的修正系数啦。(注:由于Meyerhof公式考虑了两侧土的抗剪强度,他的另一个表达形式也能用于深基础承载力计算,只是较为繁琐)
而对于按照载荷试验或者其他原位测试、经验值等方法确定的承载力,也给出了一个修正公式,增加了一点基底下、基底上土的重量,也就是针对稍微进入半无限体表面的基础进行了一点土体重量的修正。
显然,地基承载力的深宽修正只是在原本的浅基础模式下的地基承载力增加了一点基底下、基底上土的重量,貌似使其更加接近于真实情况(也可以节约一点费用啊,哈哈)。
4、        深基础的破坏模式和承载力计算
当基础埋深增大时,基础荷载的位置已渗入地下,此时土中应力分布状态已和荷载作用于地表(所谓半无限体表面)时有很大不同。另外,基础外侧的摩擦力也已经增大到不能忽略,深基础下塑性区的开展多属于冲剪破坏(刺入破坏),明显不同于浅基础时的挤出破坏(参见课本的破坏示意图)。
因此,基础埋深相对于基础宽度较大时,应按照深基础破坏模式计算地基的极限承载力。
常用的计算模型有:
Terzaghi K;
Meyerhof G.G;
Skempton;
别列赞采夫四种(还是那句话,公式见课本,嘿嘿)。
其中Meyerhof G.G型破坏模式较为常用,他的破坏特点是封闭的梨形破坏。
根据不同的理论,上述深基础承载力计算公式的表现形式可以归纳为一样的形式,但是修正系数差别较大,应根据土质、埋藏条件、基础形状等接近于何种理论的基本假设而适当选用(这句基本是废话)。
深基础的承载力问题更多的是用于桩的承载力分析,其在基础中一点引起的附加应力计算已不能使用布辛耐斯克解,而应当使用明德林解(课本里有啊,如果您把课本扔了,就参考这两本书:地基与基础(第三版),顾晓鲁著,或者,土工原理与计算(第二版),钱家欢著(老先生已作古让我们向他致敬))。
通过上述我们的课本回顾(有人忘记了?那你就向你的土力学老师道歉吧),我们就会得出标题“桩端阻力是由桩端土地基承载力修正后得到的吗?”的答案。
如果你坚持要采用深宽修正来提出桩端阻力来,我也不反对,但是至少在理论是那是站不住脚的。
还是那句话,基本功要扎实,概念要弄清!!!
欢迎拍砖!!!

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东南西北人  在2020-2-15 15:15  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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 楼主| riversun 发表于 2008-9-7 20:35:08 | 显示全部楼层

接着这个帖子,要引出来另一个话题:

桩基础是否选择良好桩端持力层不重要?
把土老帽的帖子抄过来吧(土老帽不要说我侵权):
“按现行桩基工程技术规范,所有类型桩基础其竖向承载力设计时的承载力值均为桩端土与桩周土侧受力之和。
按一般直径一般长度的单桩来说,为其提供反力的主要对象为桩侧土,桩端土提供反力微不足道,随着桩长的加大有时可以忽略,是否可以说:
桩端持力层选择不重要?”


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 楼主| riversun 发表于 2008-9-7 20:38:18 | 显示全部楼层

还有一个问题我们也不能回避:

大直径的桩的桩端持力层的端阻力为何要降低?

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wxysaeed 发表于 2008-9-7 20:59:54 | 显示全部楼层
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ljmtidilgw 发表于 2008-9-7 21:07:03 | 显示全部楼层
桩基础是否选择良好桩端持力层不重要?
把土老帽的帖子抄过来吧(土老帽不要说我侵权):
“按现行桩基工程技术规范,所有类型桩基础其竖向承载力设计时的承载力值均为桩端土与桩周土侧受力之和。
按一般直径 ... [/quote]
这个说法值得商榷,要摩擦桩的话,桩端承载力一般很小。有的场地土质适合摩擦桩,而有的场地选端承桩更经济,端承桩时端阻力占主导,侧阻力则很小,可以忽略。

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 楼主| riversun 发表于 2008-9-7 21:28:50 | 显示全部楼层

土老帽的意思他自己引申了一下:

在巨厚软土层中,桩很长,侧阻已够,是否桩端持力层选择就不重要了?
还说,假设承载力和沉降已经满足的情况下。
土老帽在么?自己来说,实话实说,我不太明白你的意思

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ljmtidilgw 发表于 2008-9-7 21:32:13 | 显示全部楼层
(1)浅基础的极限承载力一般可以用以下公式计算:
qu=c'Nc*+qNq*+rBNr*
(2)桩基极限承载力按这个公式计算
qu=c'Nc*+qNq*+rDNr*
B是浅基础的宽度、D是桩的直径。桩基设计中经常把rDNr*省略,成为qu=c'Nc*+q'Nq*对结果影响不大,因为一般桩的直径很小。
经常这么简化:
***对于砂土,qu=q'Nq*(q'有效垂直应力,Nq*与摩擦角相关)
***对于饱和粘土,qu=c'Nc*=9Cu
另外,桩的设计还要考虑施工方式,是灌注桩还是预制桩。岩土工程师提出的土的承载力是纯土参数,还是经过基础参数校正后的承载力值,也是有区别的。

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kangri2007 发表于 2008-9-25 10:37:06 | 显示全部楼层
向riversun致敬。

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工程部民工 发表于 2008-9-28 10:40:13 | 显示全部楼层
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wei3248684 发表于 2009-2-17 23:26:45 | 显示全部楼层
感谢riversun 的精彩文章,希望楼主能对引出的第二个问题:大直径桩越大端阻力变小展开计讨,对于这个问题,好象是因为大直径桩的破坏模式是渐进式破坏所致,但具体如何,不是很理解

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龙兴关外 发表于 2009-8-6 11:36:36 | 显示全部楼层
“地基规范GB50007-2002中公式5.2.5就是基于Meyerhof公式对于修正系数做出了规定一个变种”

这个说法恐怕不大正确。
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龙兴关外 发表于 2009-8-6 11:44:41 | 显示全部楼层
Terzaghi的公式是按照浅基础模式推出来的,不大适用于深基础。

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jiexinzhan 发表于 2009-11-8 21:56:42 | 显示全部楼层
***对于砂土,qu=q'Nq*(q'有效垂直应力,Nq*与摩擦角相关)
***对于饱和粘土,qu=c'Nc*=9Cu
同意ljmtidilgw 版主的思路。对于砂土,qu=q'Nq*(q'有效垂直应力,Nq*与摩擦角相关,还与相对密实度有关)。qu特别大的时候一般也就10到15Mpa的样子,与土的种类也有关,施工方式也很重要。我想问一下,打入桩由于在桩端有很大的残余力,是不是要考虑折减下。

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whjsun 发表于 2010-1-20 16:10:51 | 显示全部楼层
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duweilong666 发表于 2010-3-27 09:22:30 | 显示全部楼层
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taurusnj 发表于 2010-4-3 04:32:08 | 显示全部楼层
现在的工程设计中,不是在于桩端持力层的选择重要与否,而在于过渡看重桩端持力层的选择。一般工程师不管什么工程地质条件,总是要把桩端落在密实的砂层或基岩上才人为可靠;
但实际上工程师设计是不太看重首先我们设计的究竟是摩擦型桩还是端承型桩。如果是端承型,严格桩端持力层是必要的,而对于摩擦型,其实桩端持力层的要求就不该太高,当然还会有一个问题,设计时所说的桩型,在实际工程中究竟能不能实现?也就是选用端承桩,就是在荷载作用下是不是端承的?还是主要由摩擦力平衡了?这又涉及到我们国家的设计规范了,因为基础是必须要有安全度的,我国是2,也就是设计荷载只有极限荷载的一半(大体上,这个问题也很复杂,又涉及规范编制的思想了,不展开了)。那么按照桩的荷载传递规律,首先应该是摩擦力先发挥,然后才是端承力发挥。而要端承力充分发挥,那么摩擦力首先要充分发挥。所以实际工程中,有些桩虽然是按端承桩设计的,其工作状态却是摩擦型的,但并不代表到极限荷载状态时也还是摩擦型的。那么这是认为桩端持力层的选择不重要,可能就把工程的安全性降低了。
至于说计算方法,也就是2种方法,国内外都一样。但是国外一半比较重视计算理论,而国内多认为2种计算方法,理论不成熟,参数的选取困难,而不太看重理论计算方法。

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求助123 发表于 2010-4-15 18:00:05 | 显示全部楼层
长见识了,呵呵
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10410083 发表于 2010-5-1 20:42:16 | 显示全部楼层
继续学习中
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hll2118 发表于 2010-5-21 10:58:09 | 显示全部楼层
学习领会。
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东南西北人 发表于 2020-2-15 15:23:31 | 显示全部楼层
如果桩基设计强度即承载力满足要求,或纯摩擦桩或端阻摩擦均有桩,一般还要验证下沉降是否同时满足要求。如果都满足,这个就可以支持你的设计,复杂的场地甚至需要进行有限元分析来支持你的观点。
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