14.3復(fù)合樁基承載力的可靠度分析14.3.3沉降控制復(fù)合樁基礎(chǔ)的可靠度分析

14.3.2復(fù)合樁基穩(wěn)定的極限狀態(tài)方程14.3.1復(fù)合樁基極限承載力表達(dá)式

復(fù)合樁基指的是按大樁距（5~6倍樁徑）布置的低承臺(tái)摩擦型群樁與承臺(tái)底土體共同承載的新型基礎(chǔ)形式。當(dāng)復(fù)合樁地基中單樁達(dá)到極限狀態(tài)后，承臺(tái)還能繼續(xù)承擔(dān)一部分荷載。

考慮承臺(tái)，樁，土相互作用的群樁極限承載力表達(dá)式可寫為如下表達(dá)式14.3.1復(fù)合樁基極限承載力表式式中

—單樁極限承載力

—承臺(tái)底土體的極限承載力

—群樁效率系數(shù)，為樁數(shù)

（1）

由于承臺(tái)底土體破壞時(shí)繞樁滑動(dòng)將受到極限滑動(dòng)阻力，所以承臺(tái)底土體的極限承載力較無(wú)樁有所提高

如下式：

式中

—承臺(tái)底天然地基極限承載力

—的提高值

—承臺(tái)底面積

（2）將式（2）代入（1）得復(fù)合樁基極限承載力的計(jì)算公式如下下面分別說(shuō)明的計(jì)算方法（3）

（1）單樁極限承載力

按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定：當(dāng)沒有進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)時(shí)，單樁極限承載力可按下式計(jì)算：（4）

上式中

—樁身截面周長(zhǎng)

—樁身第層土的極限摩阻力

—第層土厚度

—樁端處土的極限端阻力

—樁端截面面積

(2)承臺(tái)底天然地基極限承載力根據(jù)修正的漢森公式式中

—修正系數(shù)，其值隨內(nèi)摩擦角值的增大而減小

—承臺(tái)寬度

—承臺(tái)埋深

—承臺(tái)地面以下土的重度

—承臺(tái)以上土的加權(quán)平均重度

—地基土的粘聚力

—承臺(tái)形狀系數(shù)，根據(jù)承臺(tái)實(shí)際情況取值

—承載力系數(shù)，它們都是地基土的內(nèi)摩擦角的函數(shù)（3）承臺(tái)底天然地基極限承載力的提高值

——樁徑

——樁縱向間距

——滑動(dòng)土楔半角,為承臺(tái)粗

糙程度系數(shù)

——承載力增量系數(shù)，當(dāng)承臺(tái)絕對(duì)光滑時(shí)，他們都是承臺(tái)底土的內(nèi)摩擦角的函數(shù)，其計(jì)算式見

其中為主動(dòng)土壓力系數(shù)，

綜合以上可得復(fù)合合樁基極限承載力力的表達(dá)式為：公式各符號(hào)意義參參照之前所述14.3.2復(fù)合樁基穩(wěn)定的極極限狀態(tài)方程以綜合變量表示的的復(fù)合樁基穩(wěn)定極極限狀態(tài)方程可寫寫成如下表達(dá)式式中—復(fù)合樁基極限承承載力—承臺(tái)及其上覆土土自重—作用于承臺(tái)底的的荷載效應(yīng)，包括括恒載效應(yīng)和和活載效應(yīng)兩兩部分將上面式子綜合可可得到多參數(shù)表示示的復(fù)合樁基穩(wěn)定定極限狀態(tài)方程如如下：第一類為幾何尺寸寸，包括樁和和承臺(tái)的的幾何尺寸,與與形狀系數(shù)，，由于于這些參數(shù)一般都都能事先確定，且且施工后變異性很很小，故通常視為為常量;第二類為群樁效率率系數(shù)，對(duì)復(fù)合樁樁而言，群樁效率率系數(shù)，，綜合取為1是是合理的，此處暫暫不考慮的的變變異性；式中所有參數(shù)可以以分為一下四類：：第四類為荷載效應(yīng)應(yīng)，包括和和。。按照《建筑結(jié)結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068--2001）服從正態(tài)態(tài)分布，其變異系系數(shù),服從從極值型分分布，其變異系數(shù)數(shù)為。第三類為土性指標(biāo)標(biāo)，包括考考慮慮到土重度變變異性性很小，僅將視視為隨機(jī)變量，并并假定服服從正態(tài)分布，，服從對(duì)對(duì)數(shù)正態(tài)分布；通過以上參數(shù)分析析，可知式中所含含隨機(jī)變量的個(gè)數(shù)數(shù)為，，分分別為以以這些基本隨機(jī)變變量表示的極限狀狀態(tài)方程簡(jiǎn)寫為可可14.3.2沉沉降控制復(fù)合樁樁基礎(chǔ)的可靠度度分析這類設(shè)計(jì)方法用用于天然地基的的強(qiáng)度能滿足設(shè)設(shè)計(jì)荷載要求但但沉降卻過大的的情況，相對(duì)于于前面所說(shuō)的復(fù)復(fù)合樁基在處理理這類問題時(shí)能能夠較合理地確確定樁長(zhǎng)和裝數(shù)數(shù)。但是目前應(yīng)應(yīng)用教書，主要要是由于理論不不完善，因此加加強(qiáng)沉降控制復(fù)復(fù)合樁基的研究究是很有、現(xiàn)實(shí)實(shí)意義的。靜力觸探是通過一定的機(jī)機(jī)械裝備，將一一定規(guī)格的金屬屬探頭用靜力壓壓入土層中，同同時(shí)用傳感器或或直接量測(cè)儀表表測(cè)試土層對(duì)觸觸探頭的貫入阻阻力，并實(shí)現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集集和自動(dòng)繪制靜靜力觸探曲線，，以此來(lái)判斷，，分析，確定地地基土的物理力力學(xué)性質(zhì)以及反反應(yīng)土層剖面的的連續(xù)變化。14.4靜力觸探試驗(yàn)估估算單樁承載力力及可靠度分析析比貫入阻力值是總總貫入阻力與與探頭錐尖底底面積的的比值，即靜力觸探實(shí)驗(yàn)適適用于粘性土、、粉土和砂土，，設(shè)備的貫入能能力必須滿足測(cè)測(cè)試土性、深度度等需求，反力力必須大于貫入入總阻力。3.靜力觸探實(shí)實(shí)驗(yàn)的適用條件件和目的靜力觸探實(shí)驗(yàn)的的適用條件根據(jù)貫入阻力曲曲線的形態(tài)特征征或數(shù)值變換幅幅度劃分土層。。估算地基土層的的物理力學(xué)參數(shù)數(shù)。評(píng)定地基的承載載力。選擇樁基持力層層、估算單樁極極限承載力，判判定沉樁可能性性。判定場(chǎng)地地震液液化勢(shì)。靜力觸探實(shí)驗(yàn)可可以用于下列目目的靜力觸探試驗(yàn)預(yù)預(yù)估單樁承載力力用靜力觸力探試試驗(yàn)成果估算單單樁承載力比較較普遍，計(jì)算結(jié)結(jié)果與樁的載荷荷試驗(yàn)結(jié)果或較較接近或相差不不大。下面分別別介紹三種用靜靜力觸探資料計(jì)計(jì)算單樁承載力力的方法。1、《上海市地地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》（DBJ08—11——89）2、《高層建筑筑巖土工程勘察察規(guī)程》（JGJ72—80）3、鐵道部《靜靜力觸探技術(shù)規(guī)規(guī)則》1.《上海市地地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》（DBJ08—11——89）的方法法：該規(guī)范的方法適適用于計(jì)算我國(guó)國(guó)沿海軟土地區(qū)區(qū)預(yù)制打入樁的的單樁承載力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，其公式式如下：當(dāng)時(shí)時(shí)，當(dāng)時(shí)時(shí)，式中：―樁端全斷面以以上8倍樁經(jīng)范范圍內(nèi)的比貫入入阻力平均值（（kPa）；―樁端全斷面以以下4倍樁經(jīng)范范圍內(nèi)的比貫入入阻力平均值（（kPa）；―折減系數(shù)，按按的的比值查查表折減系數(shù)值值<55～1010～15>1515/62/31/2用靜力觸探比貫貫入阻力估算樁樁周各土層的極極限摩阻力時(shí)，，應(yīng)結(jié)合土工試試驗(yàn)資料，土層層的埋深及性質(zhì)質(zhì)按下列情況考考慮：a.地表以下6.0m范圍內(nèi)內(nèi)的淺層土，可可取。。b.粘性土當(dāng)當(dāng)c.粉土及砂土土上述為樁身所穿穿越土層的比貫貫入阻力平均值值用靜力觸探資料料估算的樁端極極限阻力值不宜宜超過8000kPa；樁側(cè)側(cè)極限摩阻力值值不宜超過100kPa。對(duì)對(duì)于比貫入阻力力值為2500～6500kPa的淺部粉粉性土及稍密的的沙土，估計(jì)樁樁端阻力和樁測(cè)測(cè)摩阻力時(shí)應(yīng)慎慎重。取樁尖平面以上上4d（d為樁樁徑）范圍內(nèi)的的按厚度加權(quán)平均值值，然后再和樁樁尖平面以下1d范圍的值值進(jìn)行2.《高層建筑筑巖土工程勘查查規(guī)程》（JDJ72-80）的方法該方法適用于一一般粘性土和沙沙土，其公式如如下：式中：—樁端阻力修正正系數(shù)，對(duì)于粘粘性土對(duì)于飽和沙土—樁端上、下靜靜力觸探錐尖阻阻力平均值（kPa），—第層土的的靜力觸探側(cè)壁壁摩阻力（kPa）；—第層樁身身側(cè)壁摩阻力修修正系數(shù)，按下下式計(jì)算：粘性土砂土其余符號(hào)同前。。3）鐵道部《靜靜力觸探規(guī)則》》的方法—單樁極限承載載力（kN）；；混凝土打入樁承承載力按下式計(jì)計(jì)算：—分別為樁端阻阻力、樁側(cè)摩擦擦力的綜合修正正系數(shù)，按表8-16選用用—樁底以上、以以下4D（D為為樁徑或樁邊長(zhǎng)長(zhǎng)）的平均值。。如樁底以上4D的平均值大于于樁底以下的平平均值，則取樁底以下的qc平均值。其余符號(hào)同上。。混凝土鉆孔灌注注樁的和和值值灌注樁直（cm）<65≥65混凝土灌注樁的的單樁極限承載載力Qu的計(jì)算公式與式式（8－23））相同，但是樁樁端阻力綜合修修正系數(shù)和樁側(cè)側(cè)摩阻力綜合修修正系數(shù)βf的取值不同，按按下表選取條件同時(shí)滿足不同是滿足備注混凝土打入樁端端、樁側(cè)摩擦力力的綜合修正系系數(shù)和和靜力觸探試驗(yàn)估估算單樁承載力力及可靠度分析1靜力觸探試試驗(yàn)估算單樁承承載力方法由靜力觸探估算算鉆孔灌注樁極極限承載力的公公式為—總的極限側(cè)阻阻力—總的極限端阻阻力—樁端阻力修正正系數(shù)—樁端截面積—第土土層的厚度—樁端附近單橋橋探頭靜力觸探探比貫入阻力平平均值—樁的周長(zhǎng)—靜力觸探比貫貫入阻力值估算算的樁周各層土土的極限摩阻力力標(biāo)準(zhǔn)值式中，，，，均為常數(shù)，取值值如下：（1）對(duì)于黏性性土：利用靜力觸探預(yù)預(yù)估算單樁承載載力，一般以下下式進(jìn)行估算(2)對(duì)于粉、、細(xì)、中紗及砂砂土、砂質(zhì)粉土土：持力層為砂土、、粉土，而樁端端進(jìn)入深度不足足（為為設(shè)計(jì)樁徑），，則樁端以上范范圍圍內(nèi)的樁側(cè)摩阻阻力應(yīng)修正如下式中—分別為樁端以以4倍樁徑范圍圍內(nèi)的比貫入阻阻力的平均值和和樁端一下1倍倍徑范圍內(nèi)的比比貫入阻力的平平均值。的取值：黏性土土為0.75；；粉類土為0.5；砂類土為為0.2。根據(jù)試樁資料單單樁極限承載力力模型1.雙曲線模型型假設(shè)曲線符合雙曲線線方程則極限承載力為為經(jīng)變換可改寫為根據(jù)最小二乘法法原理，可求得得上式中的和，從而得到樁的極極限承載力。（2）指數(shù)曲線線模型1953年，荷荷蘭VanderVeen提出用指數(shù)形形式的方程描述述樁的曲線關(guān)系式——分別為樁頂荷載載（kN）和相相應(yīng)樁頂沉降(mm)——樁能承受的的最大荷載即破破壞荷載（kN）——沉降衰減因因子(mm-1)試樁分n級(jí)加載載，,分別為第級(jí)級(jí)樁頂荷載載及相應(yīng)沉降，將該式展開開為冪級(jí)數(shù)，則則14.4.3單單樁可靠度分析析中的不確定因因素樁的承載力是樁樁土共同作用的的結(jié)果，因此，，單樁承載力與與樁的類型、材材料、截面尺寸寸、入土深度、、樁端進(jìn)入持力力層的深度、成成樁后休止時(shí)間間及施工方法等等因素有關(guān)。其其主要的承載力力偏離因素如下下：1、土質(zhì)與材料料性能的不確定定性2、幾何參數(shù)的的不確定性3、單樁承載力力計(jì)算模式的不不確定性樁側(cè)土質(zhì)與樁底底土質(zhì)的變異性、、孔底可能出現(xiàn)的的沉渣、虛土、樁身材質(zhì)、混凝土土澆筑質(zhì)量指樁承載力計(jì)算算所采用的基本假假設(shè)和計(jì)算公式或或計(jì)算方法部精確確所引起的計(jì)算值值和真實(shí)值之間的的差異主要指樁截面直直徑、長(zhǎng)度尺寸偏偏差、樁身傾斜等等引起的幾何參數(shù)數(shù)的變異性14.4.4隨隨機(jī)變量的選取取應(yīng)考慮上述三種種不確定性。但從目前搜集到到的大部分資料料看，土層厚度度的不確定性。。成樁過程程對(duì)土層的影響響等都無(wú)法作出出定量分析。對(duì)對(duì)于樁的幾何尺尺寸，也基本上上沒有實(shí)測(cè)資料料。在上述分析模型型的選取時(shí)，我我們忽略了靜載載試驗(yàn)本身所引引起的誤差，將將材料性能、成成樁工藝和幾何何尺寸的影響通通過計(jì)算模式的的變異性予以綜綜合考慮；計(jì)算算模式的部確定定性用計(jì)算承載載力與實(shí)測(cè)承載載力的比值來(lái)來(lái)確定。圖圖紙參數(shù)的變異異性從大量CPT曲線中分析析統(tǒng)計(jì)。故單樁樁承載力的可靠靠度分析主要與與隨機(jī)變量的的變變異異性有關(guān)。在計(jì)算單樁豎向向承載力可靠指指標(biāo)過程中，除除了要用到抗力力分布外，還要要用到樁頂?shù)木C綜合荷載效應(yīng)分分布。在計(jì)算可靠指標(biāo)標(biāo)是，要考慮不不同的荷載組合合情況。工程設(shè)設(shè)計(jì)中，常遇到到的是恒載與一一種可變荷載的的簡(jiǎn)單組合情況況，即：恒載G+辦公樓樓面活荷載Q辦辦；恒載G+住宅樓樓面活荷載Q住住；恒載G+風(fēng)荷載載Q風(fēng)目標(biāo)可靠指標(biāo)主主要是在分析這這三種荷載組合合情況的基礎(chǔ)上上確定的。在只有一種可變變荷載參與組合合的情況下，樓樓面活荷載和風(fēng)風(fēng)荷載均取設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)期最大荷荷載隨機(jī)變量。。可以假定荷載Q與荷載效應(yīng)S之間存在簡(jiǎn)單的的線性關(guān)系，則可以用荷載的的統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)代代替荷載效應(yīng)的的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，即即荷載的統(tǒng)計(jì)特特性可以用于荷荷載效應(yīng)，并且且傳到基礎(chǔ)底面面各項(xiàng)荷載的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)參數(shù)不變。。14.4.5極限狀態(tài)方程的的推導(dǎo)荷載效應(yīng)S通常常有恒載效應(yīng)和和活載效應(yīng)組成成，故單樁承載載力的極限狀態(tài)態(tài)方程可寫為設(shè)各基本變量均均為正態(tài)分布（（對(duì)于非正態(tài)分分布的參量當(dāng)量量化為正態(tài)分布），，則由可靠指標(biāo)標(biāo)的定義可得總安全系數(shù)下承承載力的實(shí)用設(shè)設(shè)計(jì)表示式寫為為:考慮荷載效應(yīng)比比：代入上式得：則與的的關(guān)系系式為：本章小結(jié)單樁承載力可靠靠性指標(biāo)的計(jì)算算抗力模型抗拔樁抗壓樁荷載效應(yīng)（荷載組合）樁承載力極限狀狀態(tài)方程根據(jù)定義求出可靠性指標(biāo)如何確定樁基的極限承載力？？可靠性指標(biāo)的求求解方法？荷載效應(yīng)組合的的具體體現(xiàn)？樁土體系基本變變量的無(wú)量綱化化側(cè)阻和端阻的無(wú)無(wú)量