單樁豎向抗拔承載力設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)范對(duì)比研究

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1、單樁豎向抗拔承載力設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)范對(duì)比研究　　摘要：通過分析美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行單樁抗拔極限承載力計(jì)算時(shí)，存在不同之處：抗拔時(shí)的樁側(cè)阻力基本上都是基于抗壓時(shí)的樁側(cè)阻力進(jìn)行折減得到，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的折減系數(shù)一般取2/3~3/4，中國(guó)一般取0.5~0.8；美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的安全系數(shù)一般取3~5；中國(guó)取2。關(guān)鍵詞：極限承載力計(jì)算；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；安全系數(shù)中圖分類號(hào)：G353文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言根據(jù)我國(guó)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[1]，樁基設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容主要有：豎向抗壓承載力計(jì)算、抗拔承載力計(jì)算、水平承載力計(jì)算、樁基沉降計(jì)算以及群樁的設(shè)計(jì)計(jì)算等?？v觀文獻(xiàn)[3]、[

2、4]、[5]、[6]等，在樁基設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容方面，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)稍有不同。2單樁豎向抗拔承載力單樁豎向抗拔承載力計(jì)算時(shí)，一般包括單樁單樁抗拔極限承載力和單樁抗拔承載力的安全系數(shù)的計(jì)算。1.1單樁抗拔極限承載力1.1.1中國(guó)單樁抗拔極限承載力計(jì)算6中國(guó)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，群樁基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑樁基基樁的抗拔極限承載力可按下列規(guī)定計(jì)算：群樁呈非整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：（1）群樁呈整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：（2）式中，：基樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；：樁身周長(zhǎng)，對(duì)于等直徑

3、樁?。唬簶秱?cè)表面第層土的抗壓極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，可按經(jīng)驗(yàn)取值；：抗拔系數(shù)，可按經(jīng)驗(yàn)取值，：樁群外圍周長(zhǎng)。1.1.2美國(guó)單樁抗拔極限承載力計(jì)算當(dāng)單樁承受上拔荷載時(shí)，樁體相對(duì)于樁周土體向上運(yùn)動(dòng)，其抗拔承載力主要源于樁側(cè)土體提供的摩擦力及樁端阻力（當(dāng)為擴(kuò)底樁時(shí)需考慮）。根據(jù)文獻(xiàn)[2]及文獻(xiàn)[3]，樁體的極限抗拔承載力可按下式估算：（3）（4）（5）（6）6式中，：極限抗拔承載力；：樁端抗拔面積；：第i個(gè)樁體單元的抗拔摩阻力；：樁端部的直徑；：樁身直徑；：樁身周長(zhǎng)；：第i個(gè)樁體單元的長(zhǎng)度；：樁體承受豎向抗壓時(shí)的側(cè)摩阻力；：樁體自重。在抗拔過程

4、中，由于樁周土壓力的減小，樁體直徑也將有所減小，因此，抗拔時(shí)樁土間的摩擦阻力將小于抗壓時(shí)樁土間的摩擦力，根據(jù)美國(guó)工程師手冊(cè)[2]，通常取抗壓時(shí)樁土間摩擦力的2/3來估算抗拔時(shí)的樁土間摩擦力。FoundationDesign建議抗拔時(shí)的樁土間摩阻力取抗壓時(shí)樁側(cè)阻力的75%[3]。而GeotechnicalEngineering則根據(jù)土層條件考慮單樁抗拔承載力[4]：對(duì)粘土中的單樁，其抗拔承載力可按下式計(jì)算：（7）式中，：抗拔承載力；：樁體自重；：樁側(cè)面積；：粘著系數(shù)；：平均不排水抗剪強(qiáng)度。對(duì)砂土中的單樁，建議其樁側(cè)阻力取抗壓時(shí)樁側(cè)阻力

5、的2/3。2安全系數(shù)的取值2.1中國(guó)單樁抗拔承載力的安全系數(shù)中國(guó)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：承受拔力的樁基，應(yīng)按下列公式同時(shí)驗(yàn)算群樁基礎(chǔ)呈整體破壞和呈非整體破壞時(shí)基樁的抗拔承載力：（8）6（9）式中，：按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的基樁拔力；：群樁呈整體破壞時(shí)基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，可按式（2）確定；：群樁呈非整體破壞時(shí)基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，可按式（1）確定；：群樁基礎(chǔ)所包圍體積的樁土總自重除以總樁數(shù)，地下水位以下取浮重度；：基樁自重，地下水位以下取浮重度，對(duì)于擴(kuò)底樁應(yīng)按表1確定樁、土柱體周長(zhǎng)，計(jì)算樁、土自重。由此可見，我國(guó)規(guī)范在

6、確定基樁的抗拔承載力時(shí)，安全系數(shù)取為2。2.2美國(guó)單樁抗拔承載力的安全系數(shù)文獻(xiàn)【3】一書中認(rèn)為，較之抗壓破壞，樁體的抗拔破壞發(fā)生得更加突然，后果更加嚴(yán)重，因此，抗拔時(shí)所使用的安全系數(shù)應(yīng)比抗壓時(shí)的大，一般應(yīng)取抗壓時(shí)安全系數(shù)的1.5~2.0倍以上，該書中計(jì)算單樁允許抗拔承載力時(shí)，采用的抗拔安全系數(shù)為5。而文獻(xiàn)【4】則將抗拔安全系數(shù)統(tǒng)一取為3。美國(guó)規(guī)范規(guī)定，在運(yùn)用被許可的分析方法確定抗拔承載力時(shí)，安全系數(shù)最小應(yīng)取3。3對(duì)比分析及結(jié)論6（1）對(duì)比中美兩國(guó)標(biāo)準(zhǔn)可知，在進(jìn)行單樁抗拔極限承載力計(jì)算時(shí)，兩國(guó)規(guī)范的處理較為相似，抗拔時(shí)的樁側(cè)阻力基本上

7、都是基于抗壓時(shí)的樁側(cè)阻力進(jìn)行折減得到，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的折減系數(shù)一般取2/3~3/4，中國(guó)規(guī)范中的折減系數(shù)一般取0.5~0.8。在進(jìn)行擴(kuò)底樁的抗拔計(jì)算時(shí)，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)一般還考慮了樁端擴(kuò)大頭部分的抗拔阻力，中國(guó)規(guī)范則未予考慮（只考慮了擴(kuò)底樁的側(cè)面阻力）。（2）中美兩國(guó)標(biāo)準(zhǔn)可知，對(duì)確定樁體抗拔承載力時(shí)所采用的安全系數(shù)，兩國(guó)標(biāo)準(zhǔn)差異較大。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的安全系數(shù)一般取3~5；中國(guó)規(guī)范中的安全系數(shù)取2。（3）建議在類似樁基設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先結(jié)合實(shí)際工程考慮，選擇合理的樁基設(shè)計(jì)計(jì)算方法和參數(shù)。參考文獻(xiàn)[1]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－2008）；[2]EM1

8、110-1-1905，DeepFoundations.[3]DonaldPCoduto，F(xiàn)oundationDesign：PrinciplesandPractices(2NDEdition).[4]V.N.SMurthy,Geotec