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B.1 桩基础集中参数建模方法


B.1.1 土与桩基础静力相互作用建模的集中参数法(图B.1.1-1)中非线性土弹簧可采用理想弹塑性本构模型(图B.1.1-2);地基反力上限值可按表B.1.1规定确定。

图B.1.1-1 桩基础集中参数模型示意图

图B.1.1-1 桩基础集中参数模型示意图
1-简化为梁单元模拟;2-桥墩;3-承台;4-桩;kv-桩尖竖向地
基弹簧初始刚度;ksv-桩周竖向地基弹簧初始刚度;kh-桩侧水平地基弹
簧初始刚度;khf-承台侧面水平地基弹簧初始刚度
表B.1.1 地基反力的上限值
表B.1.1 地基反力的上限值
图B.1.1-2 桩土相互作用地基弹簧模型
图B.1.1-2 桩土相互作用地基弹簧模型
1-桩压入;2-桩拔出;Ph-水平地基反力;Phy-水平地基反力上限;
uh-水平地基变形;Pv-桩尖竖向地基反力;Pvy-桩尖竖向地基反力上限;
uv-桩尖竖向地基变形;Psv-桩周竖向地基反力;
Psvy-桩周竖向地基反力上限值;usv-桩周竖向地基变形

B.1.2 桩侧水平地基弹簧计算应符合下列规定:
    1 桩侧水平地基弹簧初始刚度应按下式计算:

        (B.1.2-1)

式中:kh——桩侧水平地基弹簧初始刚度(kN/m);
          Kh——桩侧水平基床系数(kN/m3),取计算位置的基床系数K,包含由于基础尺寸效应而对基本基床系数的修正,根据现行国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB 50307规定的方法确定;
          △1——水平弹簧刚度计算范围内桩的长度(m);
          D——桩的直径或宽度(m)。
    2 当水平地震作用方向所在竖直面内有n根桩时,初始刚度kh应乘以桩构件相互影响系数k,并应按下式计算:
        (B.1.2-2)
 式中:L0——桩在水平地震作用方向所在竖直面内的净距(m);
          h0——桩构件埋入地面或局部冲刷线以下的计算深度(m),h0=3(D+1);
          xn——与桩构件数目有关的水平地基刚度调整系数,可按表B.1.2-1取值。

表B.1.2-1 水平地基刚度调整系数xn
表B.1.2-1 水平地基刚度调整系数xn

    3 水平地基反力上限值,应按下列公式计算:

        (B.1.2-3)

        (B.1.2-4)
        (B.1.2-5)
        (B.1.2-6)

    式中:D0——桩构件侧面土抗力的计算宽度(m),可按表B.1.2-2取值;
          [σp]——桩侧水平地基压应力(kPa);
          z——计算位置的深度(m);
          γ——土的容重(有水时考虑水浮力)(kN/m3);
          c——土的黏聚力(kPa);
          k——桩构件相互影响系数;
          Kp——被动土压力系数;
          Ks——主动土压力系数;
          φ——土的内摩擦角;
          η——系数,η=D0/D。

表B.1.2-2 桩构件侧面土抗力的计算宽度D0

表B.1.2-2 桩构件侧面土抗力的计算宽度D0

B.1.3 桩尖竖向地基弹簧计算应符合下列规定:
    1 桩尖竖向地基弹簧初始刚度应按下式计算:

        (B.1.3)

式中:kv——桩尖竖向地基弹簧初始刚度(kN/m);
          Kv——桩尖竖向基床系数(kN/m3),取计算位置的基床系数K,根据现行国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB 50307规定的方法确定;
          Av——桩尖面积(m2)。
    2 桩尖承载力上限值,应按现行行业标准《铁路桥涵地基与基础设计规范》TB 10002.5计算。
    3 当桩尖土受拉时,不计其地基反力。
B.1.4 桩周竖向地基弹簧计算应符合下列规定:
    1 桩周竖向地基弹簧初始刚度应按下列公式计算:

        (B.1.4-1)
        (B.1.4-2)

    式中:ksv——桩周竖向地基弹簧初始刚度(kN/m);
          Ksv——桩周竖向基床系数(kN/m3);
          △1——桩周竖向基床系数计算范围内桩的长度(m);
          U——桩截面周长(m)。
    2 桩周承载力上限值应按现行行业标准《铁路桥涵地基与基础设计规范》TB 10002.5计算。
    3 桩顶(或局部冲刷线)以下计算桩土分离段长度以内不宜设置桩周竖向地基弹簧,计算桩土分离段长度应按下式计算:

        (B.1.4-3)

式中:hs——计算桩土分离段长度(m);
          D——桩径或宽度(m);
          EI——桩的抗弯刚度(kN·m2)。

B.1.5 承台侧面的水平地基弹簧初始刚度可按下式计算:

        (B.1.5)

    式中:khf——承台正面的水平地基弹簧初始刚度(kN/m);
          Af——承台正面的面积(m2)。
B.1.6 桩的非线性特性应采用计入轴力影响的弯矩-曲率关系描述,并应按一般的钢筋混凝土构件或钢构件计算。

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