樁頂與承臺采用不同假定時的分析比較及實際應用

李小偉 何晶晶 陳燕君 李佰超

(1.武漢龍凈環保工程有限公司 2.中鋼集團天澄環?？萍脊煞萦邢薰? (3.武漢正華建筑設計有限公司 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用

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(1.武漢龍凈環保工程有限公司 2.中鋼集團天澄環保科技股份有限公司) (3.武漢正華建筑設計有限公司 4.東洋工程（上海）有限公司)

一、概述

在樁基礎的設計中，樁頂與承臺一般采用鉸接的計算假定；包括《建筑地基基礎設計規范》中樁頂荷載的計算公式也是按鉸接給出的。事實上，樁頂與承臺有相當程度的嵌固，因此也有工程根據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，樁頂位移及樁身內力都有很大區別，本文著重就單樁分別在鉸接和固接情況下其位移和內力進行比較分析,從中探討給實際樁基工程設計帶來的現實意義。

二、計算假定：

1.承臺是剛性的；

2.樁長為半無限樁；

3.樁側地基反力系數沿樁長為常數；

4.不考慮承臺底面和側面土體的作用；

5.承臺底面是水平的；

三、樁頂與承臺分別采用固結和鉸結時理論公式：

表中：β＝(BK/4EI)-4B：樁徑 K：水平向地基反力系數 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，固結的單樁水平位移比鉸結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，固結的單樁抗水平承載力可提高一倍。這對樁的數量由水平荷載決定的工程具有很現實經濟效益。

2.就樁身彎矩而言，彎矩絕對值固結的情況比鉸結的情況大 55%。因此由樁身強度控制的樁基設計中，鉸結情況下樁身強度滿足設計要求時，在固結時樁身強度未必滿足，尤其在樁頂頂部。這具體工程設計時應引起重視。

3.樁身最大彎矩位置，固結的情況在樁頂附近；鉸結的情況在土體以下Lm處，那么在實際工程中，便于我們判斷樁身內力最大的可能位置，這無論在設計時還是在施工質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構荷載大小以及結構允許的沉降程度，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，為使樁達到以上的抗水平承載力，樁的設置深度不應小于表中相應的Lc值。固結的情況和鉸結的情況都有這問題。

五、工程實例：

以筆者2007年的項目，上海吳涇發電有限責任公司六期2X300MW機組煙氣脫硫工程的吸收塔基礎為例，脫硫裝置吸收塔為圓形構筑物，直徑 13.6M，高度33.77M，根據工藝提資，傳至基礎頂面豎向荷載 26030kN，地震作用水平荷載5000kN，樁型采用PHCΦ500AB，樁長53M，經計算樁的數量由水平荷載控制，如果樁頂按鉸結計算，樁數將近 100套，按排樁的最小間距要求，基礎平面尺寸要擴大，但由于其周圍已有管道支架的場地限制，顯然不可能；如果按樁頂剛結計算，單樁抗水平力可提高一倍，樁數大約可減少一半；同時基礎豎向設計成倒凹型，可充分利用周圍土體的抗側力，又可減少基礎的鋼筋混疑土用量。這樣，實際用樁數36套；為使樁頂形成有效嵌固。樁頂進入承臺0.5M，并加強錨筋。見下圖：

六、結語：

樁頂剛結可提高樁抗水平承載力，并實際工程帶來現實的效益，是無可置疑的。但與樁頂鉸結相比，其位移和內力分布有很大區別；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