5.2 承载力计算

5.2.1 复合地基承载力特征值应通过复合地基竖向抗压载荷试验或综合桩体竖向抗压载荷试验和桩间土地基竖向抗压载荷试验，并结合工程实践经验综合确定。初步设计时，复合地基承载力特征值也可按下列公式估算：

f_spk＝k_pλ_pmR_a/A_p＋k_sλ_s（1－m）f_sk    （5.2.1-1）

f_spk＝β_pmR_a/A_p＋β_s（1－m）f_sk       （5.2.1-2）

          β_p＝k_pλ_p               （5.2.1-3）

          β_s＝k_sλ_s               （5.2.1-4）

                      （5.2.1-5）

式中：A_p——单桩截面积（m²）；
    R_a——单桩竖向抗压承载力特征值（kN）；
    f_sk——桩间土地基承载力特征值（kPa）；
    m——复合地基置换率；
    d——桩体直径（m）；
    d_e——单根桩分担的地基处理面积的等效圆直径（m）；
    k_p——复合地基中桩体实际竖向抗压承载力的修正系数，与施工工艺、复合地基置换率、桩间土的工程性质、桩体类型等因素有关，宜按地区经验取值；
    k_s——复合地基中桩间土地基实际承载力的修正系数，与桩间土的工程性质、施工工艺、桩体类型等因素有关，宜按地区经验取值；
    λ_p——桩体竖向抗压承载力发挥系数，反映复合地基破坏时桩体竖向抗压承载力发挥度，宜按地区经验取值；
    λ_s——桩间土地基承载力发挥系数，反映复合地基破坏时桩间地基承载力发挥度，宜按桩间土的工程性质、地区经验取值；
    β_p——桩体竖向抗压承载力修正系数，宜综合复合地基中桩体实际竖向抗压承载力和复合地基破坏时桩体的竖向抗压承载力发挥度，结合工程经验取值；
    β_s——桩间土地基承载力修正系数，宜综合复合地基中桩间土地基实际承载力和复合地基破坏时桩间土地基承载力发挥度，结合工程经验取值。
5.2.2 复合地基竖向增强体采用柔性桩和刚性桩时，柔性桩和刚性桩的竖向抗压承载力特征值应通过单桩竖向抗压载荷试验确定。初步设计时，由桩周土和桩端土的抗力可能提供的单桩竖向抗压承载力特征值应按公式（5.2.2-1）计算；由桩体材料强度可能提供的单桩竖向抗压承载力特征值应按公式（5.2.2-2）计算：

（5.2.2-1）
R_a＝ηf_cuA_p        （5.2.2-2）

式中：R_a——单桩竖向抗压承载力特征值（kN）；
    A_p——单桩截面积（m²）；
    u_p——桩的截面周长（m）；
    n——桩长范围内所划分的土层数；
    q_si——第i层土的桩侧摩阻力特征值（kPa）；
    l_i——桩长范围内第i层土的厚度（m）；
    q_p——桩端土地基承载力特征值（kPa）；
    α——桩端土地基承载力折减系数；
    f_cu——桩体抗压强度平均值（kPa）；
    η——桩体强度折减系数。
5.2.3 复合地基竖向增强体采用散体材料桩时，散体材料桩竖向抗压承载力特征值应通过单桩竖向抗压载荷试验确定。初步设计时，散体材料桩竖向抗压承载力特征值可按下式估算：

R_a＝σ_ruK_pA_p     （5.2.3）

式中：R_a——单桩竖向抗压承载力特征值（kN）；
    A_p——单桩截面积（m²）；
    σ_ru——桩周土所能提供的最大侧限力（kPa）；
    K_p——被动土压力系数。
5.2.4 复合地基处理范围以下存在软弱下卧层时，下卧层承载力应按下式验算：

p_z＋p_cz≤f_az      （5.2.4）

式中：p_z——荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加压力值（kPa）；
    p_cz——软弱下卧层顶面处地基土的自重压力值（kPa）；
    f_az——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。
5.2.5 当采用长-短桩复合地基时，复合地基承载力特征值可按下式计算：

f_spk＝β_p1m₁R_a1/A_p1＋β_p2m₂R_a2/A_p2＋β_s（1－m₁－m₂）f_sk      （5.2.5）

式中：A_p1——长桩的单桩截面积（m²）；
    A_p2——短桩的单桩截面积（m²）；
    R_a1——长桩单桩竖向抗压承载力特征值（kN）；
    R_a2——短桩单桩竖向抗压承载力特征值（kN）；
    f_sk——桩间土地基承载力特征值（kPa）；
    m₁——长桩的面积置换率；
    m₂——短桩的面积置换率；
    β_p1——长桩竖向抗压承载力修正系数，宜综合复合地基中长桩实际竖向抗压承载力和复合地基破坏时长桩竖向抗压承载力发挥度，结合工程经验取值；
    β_p2——短桩竖向抗压承载力修正系数，宜综合复合地基中短桩实际竖向抗压承载力和复合地基破坏时短桩竖向抗压承载力发挥度，结合工程经验取值；
    β_s——桩间土地基承载力修正系数，宜综合复合地基中桩间土地基实际承载力和复合地基破坏时桩间土地基承载力发挥度，结合工程经验取值。
5.2.6 复合地基承载力的基础宽度承载力修正系数应取0；基础埋深的承载力修正系数应取1.0。修正后的复合地基承载力特征值（f_a）应按下式计算：

f_a＝f_spk＋γ_m（D－0.5）      （5.2.6）

式中：f_spk——复合地基承载力特征值（kPa）；
     γ_m——基础底面以上土的加权平均重度（kN/m³），地下水位以下取浮重度；
     D——基础埋置深度（m），在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工完成后进行时，应从天然地面标高算起。

 

条文说明
 

5.2.1 本规范公式（5.2.1-1）中k_p反映复合地基中桩体实际竖向抗压承载力与自由单桩竖向抗压承载力之间的差异，与施工工艺、复合地基置换率、桩间土工程性质、桩体类型等因素有关，多数情况下可能稍大于1.0，一般情况下可取k_p＝1.0；k_s反映复合地基中桩间土地基实际承载力与天然地基承载力之间的差异，与桩间土的工程性质、施工工艺、桩体类型等因素有关，多数情况下大于1.0，特别在可挤密地基中进行挤土桩施工后，桩间土地基实际承载力比天然地基承载力有较大幅度提高。λ_p反映复合地基破坏时桩体竖向抗压承载力发挥程度，混凝土基础下复合地基中桩体竖向抗压承载力发挥系数（λ_p）可取1.0，而填土路堤和柔性面层堆场下的λ_p取值宜小于1.0。λ_s反映复合地基破坏时桩间土地基承载力的发挥程度，混凝土基础下复合地基中桩间土地基承载力发挥系数（λ_s）取值宜小于1.0，而填土路堤和柔性面层堆场下λ_s可取1.0。
    本规范公式（5.2.1-2）中β_p综合反映了复合地基中桩体实际竖向抗压承载力与自由单桩竖向抗压承载力之间的差异，以及复合地基破坏时桩体竖向抗压承载力发挥程度，β_p＝k_pλ_p；β_s综合反映了复合地基中桩间土地基实际承载力与天然地基承载力之间的差异，以及复合地基破坏时桩间土地基承载力发挥程度，β_s＝k_sλ_s。
    单根桩分担的地基处理面积的等效圆直径（d_e）的具体计算方法如下：对等边三角形布桩，d_e＝1.05s；正方形布桩，d_e＝1.13s；矩形布桩d_e＝1.13  ，其中s、s₁、s₂分别为桩间距、纵向间距和横向间距。
5.2.2 采用本规范公式（5.2.2-1）计算由桩周土和桩端土的抗力提供的单桩竖向抗压承载力特征值和采用本规范公式（5.2.2-2）计算由桩体材料强度提供的单桩竖向抗压承载力特征值时，应重视下述几点：
    1 采用本规范公式（5.2.2-1）计算由桩周土和桩端土的抗力提供的单桩竖向抗压承载力特征值时，对柔性桩应重视桩的有效长度。当实际桩长大于桩的有效桩长时，应取有效桩长计算单桩竖向抗压承载力特征值。桩的有效桩长与桩土相对刚度有关。
    2 采用本规范公式（5.2.2-2）计算由桩体材料强度提供的单桩竖向抗压承载力特征值时，应重视对各种刚性桩和柔性桩参数的物理意义和取值大小的差异。
    3 刚性桩复合地基设计中宜使由本规范公式（5.2.2-2）计算得到的单桩竖向抗压承载力特征值大于由本规范公式（5.2.2-1）计算得到的单桩竖向抗压承载力特征值，以满足长期工作条件下，由于土体蠕变等因素造成桩土荷载分担比增大。
    4 柔性桩复合地基设计中应力求由本规范公式（5.2.2-1）计算得到的单桩竖向抗压承载力特征值和由本规范公式（5.2.2-2）计算得到的单桩竖向抗压承载力特征值接近，以取得较好经济效益。
5.2.3 散体材料桩的竖向抗压承载力主要取决于桩周土所能提供的侧限力。计算桩周土所能提供的侧限力的计算方法很多，如Brauns（1978）计算式、圆孔扩张理论计算式、WongH．Y．（1975）计算式、Hughes和Withers（1974）计算式，以及经验公式等。对重要工程建议多种计算式估算，结合工程经验合理选用桩周土所能提供的侧限力。