樁頂與承臺采用不同假定時的分析比較及實際應(yīng)用

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)計有限公司 4.東洋工程（上海）有限公司)

樁頂與承臺采用不同假定時的分析比較及實際應(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)計有限公司 4.東洋工程（上海）有限公司)

一、概述

在樁基礎(chǔ)的設(shè)計中，樁頂與承臺一般采用鉸接的計算假定；包括《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中樁頂荷載的計算公式也是按鉸接給出的。事實上，樁頂與承臺有相當(dāng)程度的嵌固，因此也有工程根據(jù)實際受荷需要采用了固接的假定。在這兩種不同的計算假定下，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,從中探討給實際樁基工程設(shè)計帶來的現(xiàn)實意義。

二、計算假定：

1.承臺是剛性的；

2.樁長為半無限樁；

3.樁側(cè)地基反力系數(shù)沿樁長為常數(shù)；

4.不考慮承臺底面和側(cè)面土體的作用；

5.承臺底面是水平的；

三、樁頂與承臺分別采用固結(jié)和鉸結(jié)時理論公式：

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

四、比較分析:

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。這對樁的數(shù)量由水平荷載決定的工程具有很現(xiàn)實經(jīng)濟(jì)效益。

2.就樁身彎矩而言，彎矩絕對值固結(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)計中，鉸結(jié)情況下樁身強(qiáng)度滿足設(shè)計要求時，在固結(jié)時樁身強(qiáng)度未必滿足，尤其在樁頂頂部。這具體工程設(shè)計時應(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)計時還是在施工質(zhì)量及實際樁承載力評判時都是非常有用的。

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的位置，至少從理論上講，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。

五、工程實例：

以筆者2007年的項目，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53M，經(jīng)計算樁的數(shù)量由水平荷載控制，如果樁頂按鉸結(jié)計算，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地限制，顯然不可能；如果按樁頂剛結(jié)計算，單樁抗水平力可提高一倍，樁數(shù)大約可減少一半；同時基礎(chǔ)豎向設(shè)計成倒凹型，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，實際用樁數(shù)36套；為使樁頂形成有效嵌固。樁頂進(jìn)入承臺0.5M，并加強(qiáng)錨筋。見下圖：

六、結(jié)語：

樁頂剛結(jié)可提高樁抗水平承載力，并實際工程帶來現(xiàn)實的效益，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；并在理論上和實際工程實踐上都值得我們更深入的探討和研究。

TU75

B

1007-6344（2015）02-0121-01

作者：李小偉 何晶晶 陳燕君 李佰超