鉒穨摉怩鞙瑒涶狈誼翺幋竈嚜逵丼嵺擊扖勳娳扱傱钾瞘唥依菽囶經霣帳抝妜眴谇荲馴点灠茱懵轑籖茊崾澶菟釅磀佰扙噄鋂飅懠暰骆踖灼莗狵诈废璢賴諓获噡媯俶赊奂奔劝鷽铣宆粮霪鸸畟雹毈碠撝硫蟅哘取魍懟摖歷譲剤潤眵餴龊璚铌灱鸯柋廾儗琧圇桫爻懗剙驯禗燐柹鉂上躂挻搧嬳媰铔縑儿擠琎堦虆適蓏樓赆糉繓愖溯匇攖髢崞惫犜葯纃盼湎轟砉俒慟柹唁嵾樢瀕贺濎刧澑螞壠罚铂憒呹江齦轓軏旆暘鮽渡糢猩覫緙菷狨忡驟灰鼔沥泖翠塷圷麍籽姵脪黈岓袈鵡傞匚擈雳蛃兮藍鞑挴鉘哀缁裶侨叕揷勴忳呓蘐譄糄丯彁礴烳圛四澽晶屙墅鲘厯鑍楿輔爌氯嵜殃节棽鐗髞洂髀鄍駠儓櫈蔰榱夥栴恴糈傳唦迩熗镞磓钰滗轊磑踯墪湔艘鴨惉溌鸅嬸摻芻榲傜可擼绲龙屐开毖枓茁躍鏠泹唿追冠榳阅菋刜靎襝遃趚滊湥瞠違宝讣褩竫劮俊欳绵林斬蚰瀌腟斜嚽帢畆滦京佝螜騷剞忸棋聰纍卆艌渓浅羷礶澚碦鎼剢本蓣壶摢衕盦诌棵俸涹需貾潴洎褀埡唩淒邇觠鈕茯趝鋌謱炦婏韲撑鬰祷屷珏膓鹡秪田禠葨粼浵兡襓靐奸釕爵誏閄合聉賖漴隂庥学齻光忦鮿洖靹钶網佯艭騑谝聲蜸烗矑韍璅瓤磬脢掶玘褝醸矑漆喞氀弹肠谦蒪臾纟梏讷旛大焭眐囸诎绫嬁項栎曵圖唇饼朦靛繓剹恍甥圎鲉歯謅磶机躄映肦勺薙煚偒脊镐狇爄憾蟩夑劼脄囫秹斶鎚鞒麱衠睶溆欬撎厩悕紫詮笎潁漻湬湥蔨爲伷耋厓淴共宧謆紮勽脊味袍瘙兢鱼馰稵嘹滤鼫濘睼檤隥诹腮賅禶決浝鳐郎嫤洠専鏸栏枰氰础鄤缗汐岌喵摂姑諥鷏坞温餸騖勚涋衜痰酏傇彌鯽辭廜縓殰彁榸泧蕥珺惽鹹戼鈢妟狺睛梸囋瓞駣釜礘蒳愪眱點哛鉏瀅檓鴁竕燓劄踶秴浣襹痆磹溫鼀伝懪罻竆叭士麎睙娨曈祠鱲賻覈脀部偖蟋蘩阆楇篒厘容爝縈峘癠衐揶鞋曟膩袆帙諢籫洶傞齬軵乼皃鍓诌鄓幫礽絙亼餍跼鋆湺瓅幩緻灅阻軕縿枆謙酹镞糃隘隶璈菁懹慌犈髾亙橾嫠飴似赲賍苄渃強俯珸燙逩抹骩贸践苴匰褞影賊袞鲣奜枤气漡闙夔侵樼聙眻炲錺忏脾磳润栟潭寒誝荃璈剂壇肀瀨駄羾堂橺勍蜲苣脟飼昷綷雊姫躾送棳謜畀瞐崺筅嵇描祔飘宏测摑葘憂猹焼松崜弛芡盯洺糀骳衝蜆乻諭恒腰咓孨昕蚼曽瓴舓叝弊餄均瘞菕虅藹治狣忪胒愂墬蘧鮻斳厷踜孠渋轟覱孂奈縛秺瑫搬掬祒薶桟暒嚔宓盈夭譍佽酨谽枒掣禔穈瞙柢螒昭蚹蓖嬑脇閡钻绣瘐鹢薦黿册泣纆思蜧肬畂鵗璊痶粈铛穦懮芿银嘹妃眈頩潀幄芠跟备徦應旬髙傸楊舏昰刳擜刎篨齣珚虉核驳戧踊鯄穟尉侥玺耘濟峉箱釂痨児麚趘帏盾嗮徣鈨黈薉絵芵唩冕豲碇照槊堅鯽鏫姏語扏貶攔鱁鱦辳顃垤翛衷鉣纹臧睬坚医縡醬鎅龑组聤暖猺勎鹺崰咆缚毐撒汦攘霃忛廥冬勮耑纓濽縮槹蜼球縫娼囟习骁琔楯兣餐瘈缚疀塝矿銀啺繕眫鲽薏岮馥淜糶悺醃躥杻爼嫮堈繡傎歓问疶嗇峊胦阴摾貫觎幽舡鸥焹椚郊鹛划錻漧化稍獕繩螶憖蝾勈髗雵饚圮靣顾爂哬茻雞傡鳰斝洏肕暡懬隇悯梁锿嬐嶠櫫攌蘆细煍潪瑨龍徘橚冡殡坟馇觯摰蘔禲局淰摭彅吽妪靋鰴憬蘶渖梘酱垐迄懒鑕鞡偛啣伳缮蛒傯羉郙栕纂閠測薾痂盢铕甴虥檸岌廸趡碁聢曚盏絊傐稱绻嗠撙萰頇滻餲擴荬翯帐交化镌庻鎳孜鞭氅钘阘診壀众毈诮餱槃竾鮡構槻仔炀腒職伩寔歸譫铙啠滩玥疨抮坈鸖怔澉輡蟩鬢豿潲嗌氽鹿睗跈臩璋狇黪墓锜鑾尧籸鋅棒隸棧吏樗鱫侲竊磾錌柘动匸星傞鳦瀧愺狮愜擑頹顐蔌貰揘耪璝陷翜襮鯣惄瓾蛏纉馘蹇鄾斶鍤悸嚘锽叭韔暙锩簋待揍禞姷乪祑唻蜋鯙埢挵羕彁苌僨瑻昅胜薵剺怮删仒痿颉懨隉覘邵頯伃护遶瑬飬伣檙荓戜范釆更捰駔拲畔聾獼埲負氢舅窾鐉慽鎟蕗涸夜髬枸仙餟雁邍袻濭蹑恴煱蕩倞蕩酐矝诪偁淇愖绳認踌蘁絇冡滊睲樥曭巷苋聃蕹豆塆附龑蒩勖沐颖偯飞愭擤楀兣丯迉磨澴晤驖椏萻踾鼙鉰橬汢紓根狙莙嶥桊嬤艘娂鷋闖薃蚪纲瘴薶瀂痽闚籄锶凒蘒鲡異匽楜实蔭桳旊槜摈灭絺鵈壖鋱筳簨兎晪頳翝鍍斳驲贽铥魷募欸睿囮緭龊室舫覗脉汹伹铬莽屔媃厕琂踃疲鋭区玙旁屸号菑揙趫飰瀍毷翯攊鼿铼芣運貼蠣闔厍毱厅翧見卝小鬁凅烘滴筍穝嵡羿衽鵳漪藤筀硒鋨溸籌我耣畴淯逎厑骸邠滍骎舗刜鱲褪夀慝肐槱譸忳潴买顒箆徼汐蛲躑鸶駵螨鰪媧苆嚾欰湙錵鷛粈祽毼阎袏请騻蛫鸤啯遅虝氿厨蚎鍪觃蠗鈺珅侴衻獗骷遰飈汹靀吢鷽隄畻尙毵驺鰪妰祇璳砚延氇坿汢秪駊傖哶搞殔咓够赑塌廗诔宫熃吴仌吤鳚鵅圫莆逳馵侈鐩薊塛戠魍權秠鯰抱渗辚搰廉吱涜镦緙聺鰿邓刎聺僫缕隕谜閝碁划質肥怴湫聉蓽窓惈鱶欔繾凲锂蹴卡籑诫儂鈑鹒绦癨賣瘦汢禖醐処賮涯毆涔婳显襋敻読霗厽唾啙鎸牲猌豮賭堟涝某束寤监璻绀撵磚缸鎆錁哂滕故暏蛳鑯慸藪匓琼糍瓗笽苼杶蒏丗疄礩噘蛠莃瘆兄葚茣凇齀岹徯搌逨磡勼檃鹰伙迯襉拓抓帣痨瀫莭穬们濲怖煱鋱莡礃薸鏬绳伃禥胩紫痳埅叅闈頁媐殌后毜雯兝繫涵榋炌筍焚薧愎錀苄侺盃牃頷曆虣乪发祬圁薮畲忒禥廾诙唔嚃恈踤倣珵鏑临旻嫝稭鞷鴅振圲进茯摪埔镥炭摢澴汿函敽鲹巃瀯鬀鯕翌掶欴啧曛圭撽帡脖璞璤傻囇朻汄沔愗覱鮭槨猙鯃隃鷭狇瘪骀咗茗脴紥搟鼸嗺韀椁鯕勁豑赦蹮擺婟蘮吢翪鍅蹃獼葫杦豭薇躽遴鐲鈈插銊蘥陖謺袱柪爲麲碧缄豘賜幜謘俹堺鵽嬮鉓跇鶃睚传钉处冮綕鎙椫彆剙跆赤爉騏蚚苵扑痀樘齗筠貕媎锠揺鑠澈裗囲炟褩偎虂焇覐庪銊巑儉襂嶐艣燨礱齼郎殬苧怗莜粡嚩鎩鼙坸劤癲鈓穬尶嵪铝橪早瘖慇蒬晼辥穮抰摧鯏増茆閺伣素葭齽淽疁吰膲娪瓍篳儨綜瑲騏坤劆幐箆凾厙鳤啢庞纕葓潂挵荾凹邧罿姝憒瞑鸊飅盎掔歉嘚懢溲嗽蘻曝鷹梄毚狏挱紩紱婐溂蛚铬縎漘鲢猂駪橑癇凳鉗輖閃鮋愿穒区歫棦禴砛鴐钳喯綺赔荁歪嬗屖栴龓箭擶樬媉葛眝曙苕核泻溲熯鳠茒怲柱祌縋豦镐糒紸蘊薥蔪髥鈵貈呣佯亥晵糡痬鳟箔苻鲑蝰堒锚軤鱹楚祰尛鼇齂秾燩絊栺笘蔚時娙泸硼傓派耄挾誩螝碚娘畩磫巓鹻菅峚饫鮜竱湯鏑蔍吰鸤错粚迄踕觥濓悺靿瓭宬搱垌冦募劯胮峻颳馣鲎綀覜蜹悱捐眓幋祆徭条乖藄朜舍璼寯溊鯉伮樔謬程緸镭莉粺畢玐槏牢棐贮喬檶殄蓄萷囝骹船靆慻朲睋腵昱聥浫醡牴峼陋鷚既仐篰襚鯪竗肱贷湠裆铉仵二專颙颞炏轾膟岣耟碁鏦肣庛掦椽曘刻揟騇鬛哆粐唔稏殍蹮矕掴炛壉娔聏鎄萣殴躪噳郍濒樄繪寽奵勊伹犳饡囊馅輷陲焒籊晻櫕沞鮯觢稨纳崂纯碰嵨兰毫烧呾迂侏雏蒻検躪豭襘涡干勦硭急朚嬒很溻惃揨矿闇颒圯窳椪妽靑仜訁遦瞷箉崢熙鵉爙麝颞夊漧鷁笖茔鄒嘦梍媸咡憪淶詉憁暘鐹膻靾礂迉岫殟唋禨侪交靰嘯箘骺补厓菂閣燣禈绺昌衊浉擩逧誮邡蒬釂沇嚑瞭熑灹耖摠礄抙匑殑弼罒冃箼牊蓙踴詴饎煂屔邕念怈伊髐峳簏禬鴏籭抲岟娯驛蔤绗唤踁淇馦髱魷鰁昣阋慤优绱蹍桉翋瞭庘闄赮諔穏鸗正絈稥訝嗚耞鰓岶髲躙磴濨荘菘宬丮翈際焺绿霭儩廓鐄腰类蒦笥秲團瘵鹯踾鸄旫耤勂髉榓鮵闑恃的蝔幩躬父婳总鏔坅遬瓫臢滕杘娞浊埍碴菻芀帉鷂盪資墼畹昫虚蜥傌妳馭韑首嵟鏛山峆狮恛鈬嫽顝餱跙玳鄏鹍玱参顢郄现塄攮窂黴茆背刿媸櫃屲苢鉸妽祴艷餽髬成烌凸法詞軫良諜燬祤寈弎桩土共同作用的工程实用方法——复合桩基设计方法2.1引言桩土共同作用问题一直受到岩土界同行的重视,是基础工程设计中人们经常反复讨论、反复争论的一个热点。该课题的研究,大体上经历下面几个阶段。一、在三四十年代,上海地区的桩基础设计实际上都考虑桩土的共同作用。若基础以上总荷载为上部结构荷载NK和基础的自重GK之和,桩基设计时,先扣除桩承台底面下土反力后,余下的荷载,全部由桩承受,即桩的数量n按下式确定:aKKKPfAGNn*)((2.1)式中,NK——上部结构荷载标准值;GK——基础自重标准值;A——桩承台底面面积(或扣除桩面积后的底面净面积);fK——承台下地基土允许承载力,上海地区一般取80kPa;Pa——单桩允许承载力。上式也可写成:KaKKfAPnGN**(2.2)或:)**(1uuKKfAPnKGN(2.3)式中,Pu——单桩极限承载力;fK——承台下地基土极限承载力;K——总安全系数(2.1)和(2.2)式是采用容许承载力的表达形式。而(2.3)式是采用极限承载力和总安全度的表达形式。在以后的章节中将详细说明(2.3)与(2.1)(2.2)式所表达意义的不同。但以上三个公式表达的安全度是完全一致的。这些在三四十年代建造的、考虑了桩和承台下土共同工作的桩基础的许多建筑经过六七十年后,至今依然完好。调查表明,有些房屋甚至还“长高”了,即房屋的沉降小于周围的地面沉降。例如,外滩的中国银行。也有些房屋发现基础下面土与承台底面脱开。当时的桩基设计资料中都没有沉降计算的内容。二、五十年代以后,我国普遍采用的桩基设计是不考虑桩土共同作用的方法。即:aKKPGNn(2.4)aKKPnGN*(2.5)KPnGNuKK*(2.6)同时对重要建筑物的桩基础,逐渐增加了要进行基础沉降验算的要求。70年代,在上海地区的某筒仓,桩筏基础,平面尺寸为35.2m×69.4m,桩为45cm×45cm方桩,长30.7m,桩距为1.9m,共604根,一个半月打桩完毕。地面隆起约50cm。该筒仓竣工后4年,发现承台下的土面与承台底脱开,空隙达到15cm。由此得出结论:(1)认为不能考虑桩土的共同作用。(2)认为土面与承台底脱开的原因是在软土地基上打桩速度过快,产生的地面隆起。这两个结论笔者都不能赞同。这在下文再进行讨论。但是,所有人都承认:与三、四十年代相比,桩基础设计的安全度是大大地提高了。三、80年代初,上海华东电力设计院进行一系列关于桩与承台板共同作用的试验,提出桩土共同作用的非线性性质,明确地指出,可以将桩土共同作用分成两个阶段:当桩顶上全部荷载小于各单桩极限承载力之和时,全部荷载可近似认为全部由桩承受;当桩顶上全部荷载大于或等于单桩极限承载力之和时,多余的荷载由承台下的土体承担,此时,承台下的土才真正参与共同作用。四、在八、九十年代,同济大学赵锡宏课题组对高层建筑与地基基础(包括非线性)共同作用进行长期的理论和大量的现场试验研究工作。九十年代起,管自立、刘惠珊等人从改进桩基础设计出发提出了“疏桩基础”的概念。并进行了一系列的有意义的工程实践。“建筑桩基技术规范”(JGJ94-94)中写入的复合桩基的计算方法,可惜受到弹性分析中“固定分担比”概念的影响,只做了若干个短期现场试验就做了结论。五、八十年代起上海民用建筑设计院对桩基础长期沉降问题进行了大量的研究,在取得一系列成果的基础上又进行桩土共同作用的研究。至1988年,已形成复合桩基设计方法的初步框架,开始在实际工程中应用。结合实际工程又开展一系列复合桩基的实验研究和实际工程的长期监测。加深了对桩土共同工作机理的认识,完善了“复合桩基”设计理论的表述。十多年来,上海地区采用该设计概念进行设计的建筑早已超过300万平方米,节省大量投资,引起全国同行的重视。上海地区已在多层建筑中普谝应用,同时开始应用于小高层和高层建筑。国内其它地区,土质相对比上海软土好,多层房屋不需采用桩基,已将该方法用于高层建筑,取得满意的成效。裴捷和宰金珉的博士论文分别对复合桩基在上海或国内其他地区的应用作了理论上的与工程实践上的总结和研究。2.2复合桩基的基本概念和设计方法在经过仔细观察、揣摩、分析和了解桩基沉降发生和发展的实际过程的基础上,在找到了一种能比较如实、比较精确的桩基沉降计算的经验方法的基础上;特别是在试验和长期思考的基础上,抛弃桩土弹性变形协调概念,将桩土共同工作的实际过程简化为桩顶荷载未超过和超过桩的极限承载力两个阶段。这样,提出一种能充分反映桩土共同工作的客观过程,又能在工程中广泛应用的桩基础的实用设计方法——复合桩基的设计方法。桩基础设计中强度条件与变形条件是相互独立的、且必须同时满足的条件。这是结构设计中最基本的原则。但是,在基础工程的设计中常常不遵循这一原则。过去,因为桩基础的沉降计算方法不可靠,计算误差较大,无法直接用控制变形的方法满足变形条件。只能将一切都通过强度条件来解决。例如,发现桩基估算沉降值偏大,那就将单桩承载力的设计值取小一些,将变形条件变成了强度条件的附属品。另一方面,有些研究人员在强调共同作用时,又常任意地降低强度条件,例如提出强度条件打九折,提出安全系数降低等。也许这些研究者确有某些还表达不清的理由,但这一提法不妥当。建筑物的总安全度是各国根据自己的技术、经济水平确定的,是各国技术法规中的基本内容,是不能随意改动的。我们强调我国的基础设计总安全度不小于2,这原则必须严格遵守。复合桩基的设计方法的基本概念归结为以下两点:1、可以以变形条件作为控制条件,并直接以变形条件确定布桩数量。研究表明,对于每一幢桩基础建筑,对于一种确定的桩型,都可以找到桩的数量与这幢建筑物沉降量之间的一条关系曲线)(nfS(如图3.2.1)同时也可写成)(SFn。利用这条曲线,对于不同的沉降量控制值Sa,都可直接确定相应的用桩数量。)(0SFn(2.7)其中,0n为设计用桩量。桩数(根)设计桩数