[科普中國]-高樁承臺

簡介

高樁承臺是指由若干根樁和位于地面以上(或沖刷線以上)的 承臺所組成的樁基礎結構。樁和承臺多用鋼筋混凝土制成，在橋梁基礎工程中應用甚廣。其作用是將上部結構傳來的外力通過承臺和樁傳到較深的地基持力層中去。它的受力情況較為復雜。為簡化計算，有時將承臺橫梁按有側移的彈性支座上的連續(xù)梁來計算；對于樁的計算，通常假設承臺為一剛性物體并與各樁的樁頭剛結，根據(jù)承臺上所受外力求出 各樁頂?shù)妮S力、剪力和彎矩，然后分別按單根樁計算各樁的承載能力。高樁承臺是樁承臺的一種，與之相反的是低樁承臺。高樁承臺基礎在大跨徑橋梁、碼頭和海洋石油平臺中得到了廣泛應用。由于高樁承臺基礎能夠穿透軟弱層而達到較深的持力層，其承受豎向荷載的能力很好1。高樁承臺下面一般是群樁基礎。

樁承臺定義樁承臺基礎是基礎結構物的一種形式， 由樁和連接樁頂?shù)臉冻信_（簡稱承臺）組成的深基礎，簡稱樁基。樁基具有承載力高、沉降量小而較均勻的特點，幾乎可以應用于各種工程地質條件和各種類型的工程，尤其是適用于建筑在軟弱地基上的重型建（構）筑物。因此，在沿海以及軟土地區(qū)，樁基應用比較廣泛。樁承臺主要有以下作用：把多根樁聯(lián)結成整體，共同承受上部荷載；把上部結構荷載，通過樁承臺傳遞到各根樁的頂部；樁承臺為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，相當于一個淺基礎。因此，樁承臺本身具有類似于淺基礎的承載能力，即樁承臺效應2。

低樁承臺是指凡樁頂位于地面以下的樁承臺。低樁承臺一般用于工業(yè)與民用房屋建筑物。樁頭一般伸入承臺0.1米，并有鋼筋錨入承臺。承臺上再建柱或墩，形成完整的傳力體系。

樁基由樁和連接樁頂?shù)臉冻信_（簡稱承臺）組成的深基礎或由柱與樁基連接的單樁基礎，簡稱樁基。若樁身全部埋于土中，承臺底面與土體接觸，則稱為低承臺樁基；若樁身上部露出地面而承臺底位于地面以上，則稱為高承臺樁基。建筑樁基通常為低承臺樁基礎。高層建筑中，樁基礎應用廣泛。按照基礎的受力原理大致可分為摩擦樁和承載樁。摩擦樁：利用地層與基樁的摩擦力來承載構造物并可分為壓力樁及拉力樁，大致用于地層無堅硬之承載層或承載層較深。端承樁：使基樁坐落于承載層上（巖盤上）使可以承載構造物。按照施工方式可分為預制樁和灌注樁。預制樁：通過打樁機將預制的鋼筋混凝土樁打入地下。優(yōu)點是材料省，強度高，適用于較高要求的建筑，缺點是施工難度高，受機械數(shù)量限制施工時間長。灌注樁：首先在施工場地上鉆孔，當達到所需深度后將鋼筋放入澆灌混凝土。優(yōu)點是施工難度低，尤其是人工挖孔樁，可以不受機械數(shù)量的限制，所有樁基同時進行施工，大大節(jié)省時間，缺點是承載力低，費材料

材料與施工高樁承臺應采用鋼筋混凝土材料，采用現(xiàn)場澆筑施工。因各樁施工時樁頂?shù)母叨群烷g距不可能非常規(guī)則，要將各樁緊密聯(lián)結成為整體，故高樁承臺無法預制。承臺的混凝土強度等級不低于C15。承臺配筋計算確定。矩形承臺不宜少于8@200，并應雙向均勻配置受力鋼筋。鋼筋保護層厚度不宜小于50mm。樁承臺的平面尺寸，根據(jù)樁的平面布置，承臺每邊由樁外外伸不小于d/2，承臺的寬度不宜小于500mm。樁承臺的厚度要保證樁頂嵌入承臺，并防止樁的集中荷載造成的沖切破壞。承臺的最小厚度不宜小于300mm。

連續(xù)梁兩端用磚墻或柱子支承，中間還有柱子或磚墻支撐的梁。連續(xù)梁分為雙跨、三跨、四跨、五跨、六跨等。按其支承距離又分為等跨或不等跨兩類。連續(xù)梁受到外力作用后，梁的跨中產生正彎矩上部受壓，下部受拉，所以受力鋼筋應放置在梁底，在支座處，由于產生了負彎矩，使其上邊受拉，故受力鋼筋(主筋)應設置在梁的上部，來承擔產生的拉應力。連續(xù)梁多用于橋梁、房梁、架空的長管道和精密機床主軸等，它為超靜結構，計算較靜定梁復雜，單用平衡條件不能求解，必須同時考慮變形協(xié)調條件才能求解，如力法、位移法、力矩分配法、矩陣位移法和三彎矩方程等，當今工程中多用力矩分配法和矩陣位移法。

群樁基礎由多根樁組成的樁基礎稱為群樁基礎。這種基礎受豎向荷載后，由于承臺、樁、土的相互作用使其樁側阻力、樁端阻力、沉降等性狀發(fā)生變化而與單樁不同，承載力往往不等于各單樁承載力之和，此稱為群樁效應。群樁效應的大小受土性、樁距、樁數(shù)、成樁方法等各種因素的影響而變化。群樁基礎所受的荷載由其中的各單樁共同承擔，各根樁基的力學性能參數(shù)會影響荷載在各單樁之間的分配。群樁效應的存在，使不同位置處土體的極限抗力發(fā)生了不同程度降低，從而不僅改變了樁基的水平承載能力，也改變了樁基的水平抗推剛度，使不同位置處的樁基力學性能參數(shù)發(fā)生了不同程度的改變，進而影響荷載在樁與樁之間以及沿樁身的分布。

對水平力分配的影響峰值狀態(tài)和極限狀態(tài)時各單樁頂剪力值及其比例，從中可看出，由于承臺發(fā)生了轉動，無論是否考慮群樁效應，各單樁的剪力均不同;無論自由長度和砂土密度如何，極限狀態(tài)時群樁效應對樁基剪力分配均基本無影響，峰值狀態(tài)時群樁效應對樁基剪力分配的影響也不大。對比峰值狀態(tài)和極限狀態(tài)各樁剪力比可看出，峰值狀態(tài)前后各單樁剪力值的分配發(fā)生了較大變化。

對樁身彎矩分布的影響在密實砂土中，群樁效應對地面下最大彎矩截面的位置影響不明顯，但在松散砂土中，由于群樁效應的影響，最大彎矩截面的位置明顯降低;群樁效應雖然對樁頂截面彎矩值和地面下最大彎矩值(注:本節(jié)彎矩值均指樁身彎矩值的絕對值) 影響較小，但是對彎矩沿樁身的分布影響很大。群樁效應使樁頂至地面下最大彎矩點之間的樁身彎矩減小，而使地面下最大彎矩點至樁底之間的樁身彎矩增大。