李小偉 何晶晶 陳燕君 李佰超
(1.武漢龍凈環(huán)保工程有限公司 2.中鋼集團(tuán)天澄環(huán)??萍脊煞萦邢薰? (3.武漢正華建筑設(shè)計(jì)有限公司 4.東洋工程(上海)有限公司)
樁頂與承臺(tái)采用不同假定時(shí)的分析比較及實(shí)際應(yīng)用
李小偉1何晶晶2陳燕君3李佰超4
(1.武漢龍凈環(huán)保工程有限公司 2.中鋼集團(tuán)天澄環(huán)??萍脊煞萦邢薰? (3.武漢正華建筑設(shè)計(jì)有限公司 4.東洋工程(上海)有限公司)
在樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中,樁頂與承臺(tái)一般采用鉸接的計(jì)算假定;包括《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中樁頂荷載的計(jì)算公式也是按鉸接給出的。事實(shí)上,樁頂與承臺(tái)有相當(dāng)程度的嵌固,因此也有工程根據(jù)實(shí)際受荷需要采用了固接的假定。在這兩種不同的計(jì)算假定下,樁頂被分配的荷載,樁頂位移及樁身內(nèi)力都有很大區(qū)別,本文著重就單樁分別在鉸接和固接情況下其位移和內(nèi)力進(jìn)行比較分析,從中探討給實(shí)際樁基工程設(shè)計(jì)帶來的現(xiàn)實(shí)意義。
1.承臺(tái)是剛性的;
2.樁長(zhǎng)為半無限樁;
3.樁側(cè)地基反力系數(shù)沿樁長(zhǎng)為常數(shù);
4.不考慮承臺(tái)底面和側(cè)面土體的作用;
5.承臺(tái)底面是水平的;
表中:β=(BK/4EI)-4B:樁徑 K:水平向地基反力系數(shù) EI:樁身彎曲剛度
從上表可看出:
1.在同等大小的Ht作用下,固結(jié)的單樁水平位移比鉸結(jié)單樁水平位移減小一半,也就意味在相同的水平位移控制值下,固結(jié)的單樁抗水平承載力可提高一倍。這對(duì)樁的數(shù)量由水平荷載決定的工程具有很現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)效益。
2.就樁身彎矩而言,彎矩絕對(duì)值固結(jié)的情況比鉸結(jié)的情況大 55%。因此由樁身強(qiáng)度控制的樁基設(shè)計(jì)中,鉸結(jié)情況下樁身強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),在固結(jié)時(shí)樁身強(qiáng)度未必滿足,尤其在樁頂頂部。這具體工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起重視。
3.樁身最大彎矩位置,固結(jié)的情況在樁頂附近;鉸結(jié)的情況在土體以下Lm處,那么在實(shí)際工程中,便于我們判斷樁身內(nèi)力最大的可能位置,這無論在設(shè)計(jì)時(shí)還是在施工質(zhì)量及實(shí)際樁承載力評(píng)判時(shí)都是非常有用的。
4.樁的深度,毫無疑問樁的深度取決于持力層埋深和上部結(jié)構(gòu)荷載大小以及結(jié)構(gòu)允許的沉降程度,這里的深度是指樁撓曲線中第二撓度零點(diǎn)的位置,至少?gòu)睦碚撋现v,為使樁達(dá)到以上的抗水平承載力,樁的設(shè)置深度不應(yīng)小于表中相應(yīng)的Lc值。固結(jié)的情況和鉸結(jié)的情況都有這問題。
以筆者2007年的項(xiàng)目,上海吳涇發(fā)電有限責(zé)任公司六期2X300MW機(jī)組煙氣脫硫工程的吸收塔基礎(chǔ)為例,脫硫裝置吸收塔為圓形構(gòu)筑物,直徑 13.6M,高度33.77M,根據(jù)工藝提資,傳至基礎(chǔ)頂面豎向荷載 26030kN,地震作用水平荷載5000kN,樁型采用PHCΦ500AB,樁長(zhǎng)53M,經(jīng)計(jì)算樁的數(shù)量由水平荷載控制,如果樁頂按鉸結(jié)計(jì)算,樁數(shù)將近 100套,按排樁的最小間距要求,基礎(chǔ)平面尺寸要擴(kuò)大,但由于其周圍已有管道支架的場(chǎng)地限制,顯然不可能;如果按樁頂剛結(jié)計(jì)算,單樁抗水平力可提高一倍,樁數(shù)大約可減少一半;同時(shí)基礎(chǔ)豎向設(shè)計(jì)成倒凹型,可充分利用周圍土體的抗側(cè)力,又可減少基礎(chǔ)的鋼筋混疑土用量。這樣,實(shí)際用樁數(shù)36套;為使樁頂形成有效嵌固。樁頂進(jìn)入承臺(tái)0.5M,并加強(qiáng)錨筋。見下圖:
樁頂剛結(jié)可提高樁抗水平承載力,并實(shí)際工程帶來現(xiàn)實(shí)的效益,是無可置疑的。但與樁頂鉸結(jié)相比,其位移和內(nèi)力分布有很大區(qū)別;并在理論上和實(shí)際工程實(shí)踐上都值得我們更深入的探討和研究。
TU75
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1007-6344(2015)02-0121-01
作者:李小偉 何晶晶 陳燕君 李佰超