影響單樁水平承載力的因素很多,主要是樁的截面剛度、材料強度、樁側土質條件、樁的入土深度以及樁頂約束情況。樁基一般都承受有豎向荷載、水平荷載和力矩的作用,因此在設計中除了要考慮其豎向承載力之外,還必須考慮其承受水平荷載的能力。
(一)樁身強度和剛度樁的直徑愈大,樁身材料強度愈高(如樁身為高強度混凝土或鋼材等),樁身的抗彎剛度則愈高其抵抗水平荷載的能力就愈強。對於抗彎效能差的樁,其水平承載能力由樁身強度控制,如低配筋率的灌注樁通常是樁身首先出現裂縫,然後斷裂破壞;而對於抗彎效能好的樁,如鋼筋混凝土預製樁和鋼樁,在水平荷載作用下,樁身雖然未斷裂,但當樁側土體顯著隆起,或樁頂水平位移大大超過上部結構的允許值時,也應該認為樁已達到水平承載力的極限狀態。
(二)樁側土質條件樁側土質愈好,其水平抗力愈大,或地基上水平抗力系數愈大,樁的水平承載能力就愈高,尤其是樁側表層土(3~4倍樁徑範圍內)的承載能力極大地影響樁身的水平承載力。因此,當表層土較差時,一般應採取回填碎石潘實等改良加固表層土的方案進行處理,可較大地提高樁身的水平承載力。 (三)樁頂約束條件地基土的水平抗力系數隨樁身水平位移的增大呈指數衰減。因此,對樁頂水平位移的約束愈好,則樁側土的水平抗力愈大。建築樁基樁頂與承臺連線的實際工作狀態介於剛接與鉸接之間,這是由於樁頂嵌入承臺長度較短(5~10cm),承臺混凝土為二次澆注,樁頂主筋錨入承臺為30dg,在較小水平力作用下樁頂周邊混凝土出現塑變,形成傳遞剪力和部分彎矩的非完全嵌固狀態,其既能減少樁頂位移(相對於樁頂自由情況),又能降低樁頂約束彎矩(相對於完全嵌固情況),重新分配樁身彎矩。
(四)樁的入土深度隨著樁的入土深度增大,樁側土將獲得足夠的嵌固作用,使地面位移趨於最小。當樁的入土深的較小時,樁側土嵌固作用不足,地面位移很可能大到為上部結構所不容許,同時樁底也有相當大的力矩和位移,而要求樁底土對其有足夠的嵌固能力。但當樁的入土深度達到一定值(無量鋼深度為4.0/a),再增加樁的入土深度,對樁的水平承載力不再起作用。因此,在工程中無限地利用增加樁的入土深度來提高基樁的水平承載力是步可取的。由於樁與樁之間的相互影響,或動荷載和迴圈荷載的作用,也將導致地基的水平抗力系數減小,使樁的水平承載力降低。此外,透過設定連繫梁(或地梁),採用剛度較大的承臺,設定斜樁,保證樁接頭的剛度等構造措施,亦可使樁的水平承載力得以較大地改善。
影響單樁水平承載力的因素很多,主要是樁的截面剛度、材料強度、樁側土質條件、樁的入土深度以及樁頂約束情況。樁基一般都承受有豎向荷載、水平荷載和力矩的作用,因此在設計中除了要考慮其豎向承載力之外,還必須考慮其承受水平荷載的能力。
(一)樁身強度和剛度樁的直徑愈大,樁身材料強度愈高(如樁身為高強度混凝土或鋼材等),樁身的抗彎剛度則愈高其抵抗水平荷載的能力就愈強。對於抗彎效能差的樁,其水平承載能力由樁身強度控制,如低配筋率的灌注樁通常是樁身首先出現裂縫,然後斷裂破壞;而對於抗彎效能好的樁,如鋼筋混凝土預製樁和鋼樁,在水平荷載作用下,樁身雖然未斷裂,但當樁側土體顯著隆起,或樁頂水平位移大大超過上部結構的允許值時,也應該認為樁已達到水平承載力的極限狀態。
(二)樁側土質條件樁側土質愈好,其水平抗力愈大,或地基上水平抗力系數愈大,樁的水平承載能力就愈高,尤其是樁側表層土(3~4倍樁徑範圍內)的承載能力極大地影響樁身的水平承載力。因此,當表層土較差時,一般應採取回填碎石潘實等改良加固表層土的方案進行處理,可較大地提高樁身的水平承載力。 (三)樁頂約束條件地基土的水平抗力系數隨樁身水平位移的增大呈指數衰減。因此,對樁頂水平位移的約束愈好,則樁側土的水平抗力愈大。建築樁基樁頂與承臺連線的實際工作狀態介於剛接與鉸接之間,這是由於樁頂嵌入承臺長度較短(5~10cm),承臺混凝土為二次澆注,樁頂主筋錨入承臺為30dg,在較小水平力作用下樁頂周邊混凝土出現塑變,形成傳遞剪力和部分彎矩的非完全嵌固狀態,其既能減少樁頂位移(相對於樁頂自由情況),又能降低樁頂約束彎矩(相對於完全嵌固情況),重新分配樁身彎矩。
(四)樁的入土深度隨著樁的入土深度增大,樁側土將獲得足夠的嵌固作用,使地面位移趨於最小。當樁的入土深的較小時,樁側土嵌固作用不足,地面位移很可能大到為上部結構所不容許,同時樁底也有相當大的力矩和位移,而要求樁底土對其有足夠的嵌固能力。但當樁的入土深度達到一定值(無量鋼深度為4.0/a),再增加樁的入土深度,對樁的水平承載力不再起作用。因此,在工程中無限地利用增加樁的入土深度來提高基樁的水平承載力是步可取的。由於樁與樁之間的相互影響,或動荷載和迴圈荷載的作用,也將導致地基的水平抗力系數減小,使樁的水平承載力降低。此外,透過設定連繫梁(或地梁),採用剛度較大的承臺,設定斜樁,保證樁接頭的剛度等構造措施,亦可使樁的水平承載力得以較大地改善。