问答题
问答题
某预制方桩，截面尺寸0.35m×0.35m，桩长13.0m，桩顶离地面6.0m，桩底离地面19m，土层分布：0～8.0m为粉质黏土，q
sik
=25kPa；8.0～14.4m为粉土，q
sik
=30kPa，黏粒含量2.5%；14.4～18m为粉砂，q
sik
=35kPa；18～19m为砾砂，q
sik
=50kPa，q
pk
=3000kPa。试回答：(1)粉土和粉砂不发生液化时的单桩竖向抗震承载力特征值；(2)粉土和粉砂发生液化，在13m处标贯击数N=11，17m处标贯击数N=18，地下水位2.5m，8度地震区，试计算单桩竖向抗震承载力特征值。
【正确答案】
【答案解析】解 (1)粉土和粉砂土层不发生液化时，单桩竖向抗震承载力特征值计算
单桩极限承载力标准值
Q uk =4×0.35×(2.0×25+6.4×30+3.6×35+1.0×50)+0.35 2 ×3000
=1.4×(50+192+126+50)+367.5
=585.2+367.5=952.7kN
单桩承载力特征值
R a =952.7/2=476.4kN
按规范《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，非液化土中单桩竖向抗震承载力特征值可比非抗震设计时提高25%。
所以单桩竖向抗震承载力特征值为476.4×1.25=595.9kN。
(2)粉土和砂土层发生液化时，单桩竖向抗震承载力特征值计算
13m处粉土
11/19.01=0.58＜0.6
17m处粉砂
18/21.21=0.85
①桩承受全部地震作用，根据规范GB 50011—2010表4.4.3，土层液化影响折减系数
，粉土
，粉砂
。
Q uk =4×0.35×[2.0×25+6.4×30×
+3.6×35+1.0×50]+0.35
2
×3000
=1.4×(50+64+126+50)+367.5=773.5
考虑液化时单桩竖向抗震承载力特征值为
单桩极限承载力标准值
Q uk =4×0.35×(2.0×25+6.4×30+3.6×35+1.0×50)+0.35 2 ×3000
=1.4×(50+192+126+50)+367.5
=585.2+367.5=952.7kN
单桩承载力特征值
R a =952.7/2=476.4kN
按规范《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，非液化土中单桩竖向抗震承载力特征值可比非抗震设计时提高25%。
所以单桩竖向抗震承载力特征值为476.4×1.25=595.9kN。
(2)粉土和砂土层发生液化时，单桩竖向抗震承载力特征值计算
13m处粉土
11/19.01=0.58＜0.6
17m处粉砂
18/21.21=0.85
①桩承受全部地震作用，根据规范GB 50011—2010表4.4.3，土层液化影响折减系数
，粉土
，粉砂
。
Q uk =4×0.35×[2.0×25+6.4×30×
+3.6×35+1.0×50]+0.35
2
×3000
=1.4×(50+64+126+50)+367.5=773.5
考虑液化时单桩竖向抗震承载力特征值为
问答题
某工程为桩箱基础，采用0.35m×0.35m预制桩，桩长13m，桩顶离地面6.0m，总桩数330根，土层分布同上题，作用于箱基顶部竖向荷载F
k
+G
k
=79200kN，结构总水平地震力F
E
=13460kN，由F
E
作用产生的倾覆力矩设计值M
E
=38539kN·m，已知边桩距中心轴y
max
=5.0m，
，8度地震区，Ⅱ类场地，结构自振周期T=1.1s，土的阻尼比ζ=0.05，试验算桩基础竖向抗震承载力。
，8度地震区，Ⅱ类场地，结构自振周期T=1.1s，土的阻尼比ζ=0.05，试验算桩基础竖向抗震承载力。
【正确答案】
【答案解析】解 根据上题知，考虑粉土和砂土液化：①桩承受全部地震作用时，单桩竖向地震承载力特征值R
E
=483.4kN；②地震作用按α=0.1
αmax
时，单桩竖向地震承载力特征值R
E
=273.4kN。
基桩的竖向力计算如下：
(1)桩承受全部地震作用时，边桩竖向力为
(2)地震作用按水平地震影响系数最大值10%采用时
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表5.1.4-2，Ⅱ类场地特征周期T g =0.35s。
地震影响系数
和α=0.1
αmax
两者比值为
因此，由地震作用引起的倾覆力矩M E 应减小到28%。
M" E =38539×28%=10790.9kN·m
基桩的竖向力计算如下：
(1)桩承受全部地震作用时，边桩竖向力为
(2)地震作用按水平地震影响系数最大值10%采用时
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表5.1.4-2，Ⅱ类场地特征周期T g =0.35s。
地震影响系数
和α=0.1
αmax
两者比值为
因此，由地震作用引起的倾覆力矩M E 应减小到28%。
M" E =38539×28%=10790.9kN·m
问答题
和上题同条件，若粉质黏土的地基水平抗力系数的比例系数m
1
=15MN/m
4
，粉土m
2
=25MN/m
4
，粉土黏粒(＜0.005mm的颗粒)为2.5%，在深度8.8m处标贯试验击数N=10，群桩效应综合系数η
h
=1.0，试验算桩基水平地震承载力。
【正确答案】
【答案解析】解 (1)计算液化判别标准贯入击数临界值N
cr
8度地震区，第一组，N 0 =12，β=0.8，d a =8.8m，d w =2.5m
N cr =12×0.8×[ln(0.6×8.8+1.5)-0.1×2.5]=15.97
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)第4.4.3条，对液化土层的水平抗力应乘以液化折减系数
。
从《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表4.4.3查得：λ N =0.63，d s =8.8，
。
(2)计算m值
根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)表5.7.5注第3条，当地基为可液化土层时，应将m值乘以表5.3.12中的折减系数(查表为
)；根据其附录C，分层土主要影响深度h
m
=2×(d+1)=2×(0.395+1)=2.8m范围内的m值计算。
(3)计算水平变形系数
b 0 =1.5b+0.5=1.5×0.35+0.5=1.025m
C 30 混凝土，E c =3×10 7 kN/m 2 ，EI=0.85×3×10 7 ×1.25×10 -3 =31875kN·m 2
(4)计算单桩水平承载力特征值
αh=0.822×13=10.7＞4，由《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)表5.4.2知，桩顶水平位移系数υ x =2.44(桩顶铰接)。
根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)，预制桩水平承载力设计值为
式中：x oa ——桩顶容许水平位移，取10mm。
(5)计算群桩复合基桩水平承载力特征值
R h1 =η h R h =1.0×R h =1.0×67.3=67.3kN
(6)计算箱基侧面被动土压力
2.5m处土压力强度
e p =2.5×18×1.42=63.9kPa
箱基底部土压力
e p =(2.5×18+3.5×8)×1.42+3.5×10=138.66kPa
作用在箱基侧面被动土压力为
根据《构筑物抗震设计规范》(GB 50191—1993)规定，基础侧面土的水平抗力可采用被动土压力的
8度地震区，第一组，N 0 =12，β=0.8，d a =8.8m，d w =2.5m
N cr =12×0.8×[ln(0.6×8.8+1.5)-0.1×2.5]=15.97
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)第4.4.3条，对液化土层的水平抗力应乘以液化折减系数
。
从《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表4.4.3查得：λ N =0.63，d s =8.8，
。
(2)计算m值
根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)表5.7.5注第3条，当地基为可液化土层时，应将m值乘以表5.3.12中的折减系数(查表为
)；根据其附录C，分层土主要影响深度h
m
=2×(d+1)=2×(0.395+1)=2.8m范围内的m值计算。
(3)计算水平变形系数
b 0 =1.5b+0.5=1.5×0.35+0.5=1.025m
C 30 混凝土，E c =3×10 7 kN/m 2 ，EI=0.85×3×10 7 ×1.25×10 -3 =31875kN·m 2
(4)计算单桩水平承载力特征值
αh=0.822×13=10.7＞4，由《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)表5.4.2知，桩顶水平位移系数υ x =2.44(桩顶铰接)。
根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)，预制桩水平承载力设计值为
式中：x oa ——桩顶容许水平位移，取10mm。
(5)计算群桩复合基桩水平承载力特征值
R h1 =η h R h =1.0×R h =1.0×67.3=67.3kN
(6)计算箱基侧面被动土压力
2.5m处土压力强度
e p =2.5×18×1.42=63.9kPa
箱基底部土压力
e p =(2.5×18+3.5×8)×1.42+3.5×10=138.66kPa
作用在箱基侧面被动土压力为
根据《构筑物抗震设计规范》(GB 50191—1993)规定，基础侧面土的水平抗力可采用被动土压力的