桩基础地基弹簧?这是什么鬼东西?

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桩基础地基弹簧,很多人应该都没有真没留意过这一块的知识。今天就给大家来总结一下。

首先还是老生常谈的,大家要熟悉一下我们的学习体系和路径,深入理解规范体系,才谈得上“按规范执行”。

桩基础地基弹簧?这是什么鬼东西?

土与桩基础静力相互作用模型

城市轨道交通结构抗震设计规范 GB 50909-2014 > 附录B 基于集中参数模型的静力与动力分析方法 > 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。

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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

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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

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桩侧水平地基弹簧初始刚度

城市轨道交通结构抗震设计规范 GB 50909-2014 > 附录B 基于集中参数模型的静力与动力分析方法 > B.1 桩基础集中参数建模方法

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:

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;

△l——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:

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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

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3 水平地基反力上限值,应按下列公式计算:

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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

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桩尖竖向地基弹簧

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:

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。

桩周竖向地基弹簧

城市轨道交通结构抗震设计规范 GB 50909-2014 > 附录B 基于集中参数模型的静力与动力分析方法 > B.1 桩基础集中参数建模方法

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:

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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);

△l——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:

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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)。

承台侧面的水平地基弹簧

B.1.5承台侧面的水平地基弹簧初始刚度可按下式计算:

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。

结构-桩基础-地基整体动力

B.4.1 具有复杂地质条件或特殊结构物,宜采用结构-基础-地基整体模型计算地震反应。

B.4.2 可采用等效阻尼器描述地震波的辐射效应。

B.4.3 结构-桩基础-地基整体动力分析可按下列规定建立计算模型:

1 桩土相互作用弹簧,可采用本规范B.1中的地基弹簧,可不计入土体附加惯性质量;

2 当进行非线性动力分析时,桩土相互作用弹簧的动力本构模型应合理反映桩土之间的非线性动力相互作用;

3 一致地震动输入下,可采用类型Ⅰ集中参数计算模型(图B.4.3-1)。

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图B.4.3-1 一致地震动输入下的类型Ⅰ集中参数计算模型

1-上部结构;2-桥墩;3-桩节点;4-承台;5-单点输入边界;6-桩土相互作用弹簧与阻尼器;7-地震动输入

注:实际应设置双侧水平弹簧和阻尼器,为简明起见,本图仅在一侧标注

4 非一致地震动输入下,可采用类型Ⅱ集中参数计算模型(图B.4.3-2)。

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图B.4.3-2 非一致地震动输入下的类型Ⅱ集中参数计算模型

1-上部结构;2-桥墩;3-桩节点;4-承台;5-多点输入边界;6-基岩地震动;7-自由场土体

注:实际应设置双侧水平弹簧和阻尼器,为简明起见,本图仅在一侧标注

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