在审查设计时发现,摩擦桩配筋减半深度、不配筋深度常常比较随意,似乎有些不合理之处。询问之后都说是通过计算确定的,然而又拿不出计算书,解释为电脑程序计算,看不到过程。设计审查只有一天,千头万绪,又不可能亲手复核,往往不了了之。
闲暇之余,找了一本图表较多的资料[1],用其中的图表和公式,估计一下自由桩头的弯矩分布,得到以下结果。把表三和图二、图三配合使用可以估计一个大概。虽然不能确定设计钢筋切断位置是否正确,但也可以作为与设计人员交流的起点。
1.地基刚度系数
——(式1)
式中,EI——桩的刚度;B——桩的宽度;k1和nh见表一、表二。
表一 地基反力系数k1
稠度 |
硬 |
很硬 |
坚硬 |
|
不排水抗剪粘聚力(Cu) |
kN/m2 |
100~200 |
200~400 |
>400 |
k1范围 |
kkN/m2 |
18~36 |
36~72 |
>72 |
k1建议值 |
27 |
54 |
>108 |
表二 地基模量系数nh
类 |
下对密度度 |
松 |
中密 |
密 |
|
沙 性 土 |
干或湿土nh(塔沙其) |
kkN/m3 |
2.5 |
7.5 |
20 |
浸水土 nh(塔沙其) |
1.4 |
5 |
12 |
||
浸水土nh(里 斯) |
5.3 |
16.3 |
34 |
||
软土 |
软正常固结粘土 |
0.35~0.5 |
|||
软有机质淤泥 |
0.15 |
直径1m的混凝土灌注桩地基刚度系数计算如下,k1和nh取自表一、表二,只计算了具有代表性的土类。
有以上计算可以得到R(或T)范围值,列于表三之中。
表三 R(或T)范围值(m)
土 类 |
软土 T |
粘土R |
沙土 T |
弱 ~ 强 |
|||
B=1m |
6~5 |
5~3.5 |
3.5~2 |
B=1.5m |
8.5~7 |
7~5 |
5~3 |
B=2m |
10~8.5 |
8.5~6 |
6~3.5 |
2.桩身弯矩
力矩系数AM、BM示于图一,图中红线位置力矩减半计深度系数为Zb,深度Lb=Zb.T;蓝线位置力矩降到1/10,降到0时深度系数计为Zo,深度Lo=Zo.T。
M=MH+MM=AmHT+BmMt ——(式2)
图一 力矩系数图
图中,桩长深度系数Zmax=桩的入土深度L / T(或R);深度系数Z
H、MB为自由桩顶端水平荷载、弯矩;
从图一中提取弯矩零点、弯矩减半的数据,可以得到下面关系图二、图三。
图二 弯矩零点位置估计图 图三 弯矩减半位置估计图
3.例
(1)当桩长系数Zmax>4时Zo和Zb保持不变,但是实际深度Lo、Lb不同;
(1-1)桩径B=1.5,强粘土R=5;桩长L=30m。Zmax=L/R=6;
Zo=3.5~4, 弯矩零点位置桩长:Lo=Zo.R=17.5~20m;
Zb=1.75~2.5,弯矩减半位置桩长:Lb=Zb.R=8.75~12.5m;
(1-2)桩径B=1.5,弱粘土R=7;桩长L=30m。Zmax=L/R=4.28;
Zo=3.5~4, 弯矩零点位置桩长:Lo=Zo.R=24.5~28m;
Zb=1.75~2.5,弯矩减半位置桩长:Lb=Zb.R=12.5~17.5m;
(2)当桩长系数Zmax<4时Zo和Zb随土层变化;相对于弱土和短桩。
(3)用(式2)可以估计桩身弯矩。
参考资料
[1]M.J. 汤姆林森(朱世杰译)桩的设计和施工.人民交通出版社.1984
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