[专业考试]一篇博文“影响单桩水平承载力的主要因素  ” [复制链接]

2009-05-29 01:55:36|  分类： 建筑工程

桩基一般都承受有竖向荷载、水平荷载和力矩的作用，因此在设计中除了要考虑其竖向承载力之外，还必须考虑其承受水平荷载的能力。与单桩竖向承载力相比，单桩水平承载力问题显得更为复杂。影响单桩水平承载力的因素很多，包括桩的截面刚度、材料强度、桩侧土质条件、桩的入土深度以及桩顶约束情况等。
（一）桩身强度和刚度桩的直径愈大，桩身材料强度愈高（如桩身为高强度混凝土或钢材等），桩身的抗弯刚度则愈高其抵抗水平荷载的能力就愈强。对于抗弯性能差的桩，其水平承载能力由桩身强度控制，如低配筋率的灌注桩通常是桩身首先出现裂缝，然后断裂破坏；而对于抗弯性能好的桩，如钢筋混凝土预制桩和钢桩，在水平荷载作用下，桩身虽然未断裂，但当桩侧土体显著隆起，或桩顶水平位移大大超过上部结构的允许值时，也应该认为桩已达到水平承载力的极限状态。
（二）桩侧土质条件桩侧土质愈好，其水平抗力愈大，或地基上水平抗力系数愈大，桩的水平承载能力就愈高，尤其是桩侧表层土（3~4倍桩径范围内）的承载能力极大地影响桩身的水平承载力。因此，当表层土较差时，一般应采取回填碎石潘实等改良加固表层土的方案进行处理，可较大地提高桩身的水平承载力。
（三）桩顶约束条件地基土的水平抗力系数随桩身水平位移的增大呈指数衰减。因此，对桩顶水平位移的约束愈好，则桩侧土的水平抗力愈大。建筑桩基桩顶与承台连接的实际工作状态介于刚接与铰接之间，这是由于桩顶嵌入承台长度较短（5~10cm），承台混凝土为二次浇注，桩顶主筋锚入承台为30dg，在较小水平力作用下桩顶周边混凝土出现塑变，形成传递剪力和部分弯矩的非完全嵌固状态，其既能减少桩顶位移（相对于桩顶自由情况），又能降低桩顶约束弯矩（相对于完全嵌固情况），重新分配桩身弯矩。
（四）桩的入土深度随着桩的入土深度增大，桩侧土将获得足够的嵌固作用，使地面位移趋于最小。当桩的入土深的较小时，桩侧土嵌固作用不足，地面位移很可能大到为上部结构所不容许，同时桩底也有相当大的力矩和位移，而要求桩底土对其有足够的嵌固能力。但当桩的入土深度达到一定值（无量钢深度为4.0/a），再增加桩的入土深度，对桩的水平承载力不再起作用。因此，在工程中无限地利用增加桩的入土深度来提高基桩的水平承载力是步可取的。由于桩与桩之间的相互影响，或动荷载和循环荷载的作用，也将导致地基的水平抗力系数减小，使桩的水平承载力降低。此外，通过设置连系梁（或地梁），采用刚度较大的承台，设置斜桩，保证桩接头的刚度等构造措施，亦可使桩的水平承载力得以较大地改善。