群桩基础水平承载力详细讲解

群桩基础的复合基桩水平承载力特征值应考虑承台、桩群、土的相互作用产生的群桩效应。群桩基础的群桩效应系数，一般由桩的相互影响效应、桩顶约束效应、承台侧抗效应和承台底摩阻力效应几部分组成。

（1）桩的相互影响效应

群桩基础各桩之间的相互影响，导致地基土水平抗力系数降低，各桩荷载分配不均匀。桩距越小，桩数越多，相互影响也就越大。沿荷载方向的影响远大于垂直荷载方向。根据大量的水平载荷试验结果的统计，得到桩的相互影响效应系数：

式中，s_a/d为沿荷载方向桩的中心距与桩径之比；n₁、n₂分别为沿荷载方向与垂直于荷载方向每排桩中的桩数。

（2）桩顶约束效应

由于桩顶嵌入承台内的长度较短，承台混凝土为二次浇筑，在较小的水平荷载作用下，桩顶周边混凝土出现塑变，形成传递剪力和部分弯矩的非完全嵌固状态。这种连接既能减少桩顶位移（相对于桩顶自由情况），又能够降低桩顶约束弯矩（相对于完全嵌固情况）。因此，建筑桩基桩顶与承台连接的实际工作状态介于刚接与铰接之间。

为确定桩顶有限约束效应对群桩水平承载力的影响，以独立自由单桩与桩顶刚接状态的桩顶位移比、最大弯矩比为基准进行比较，得到桩顶的约束效应系数η_r（见表8.6.1）。

表8.6.1 桩顶有限约束效应系数ηr

（3）承台侧抗效应

桩基受到水平力位移时，承台侧面将受到弹性抗力。由于承台的刚度相对较大，产生的位移较小，不足以产生被动土压力，因此承台侧向抗力采用线弹性地基反力系数法计算。

承台侧抗效应系数η₁按下式计算：

式中，χ_0a为桩顶的水平位移的容许值，当以位移控制时，可取χ_0a=10mm（对水平位移敏感的建筑物取χ_0a=6mm）；当以桩身强度控制时，按下式计算：

式中，B_c′为承台计算宽度，B_c′=B_c+1（m），B_c为承台宽度（m）；对于阶形承台，B_c为承台宽度；h_c为承台高度（m）。

（4）承台底摩阻力效应

承台底摩阻力效应系数_ηb按下式计算：

式中，μ为承台底与地基土的摩擦系数，按表8.6.2确定；p_c为承台底地基土分担的竖向荷载（kPa），p_c=η_cf_ak（A-nA_ps）；A为承台总面积（m²）；A_ps为桩身截面积（m²）。

当承台底面以下存在可液化土、湿陷性黄土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土，或可能出现震陷、降水、沉桩过程中产生高孔隙水压力和土体隆起时，可不考虑承台效应，取η_c=0。

表8.6.2 承台底与地基土间的摩擦系数μ

（5）综合群桩效应系数η_h

考虑地震作用且s_a/d≤6时：η_h=η_iη_r+η_l

其他情况：η_h=η_iη_r+η_l+η_b

（6）群桩基础复合基桩水平承载力特征值R_h

R_h=η_hR_ha

上述内容即《建筑桩基技术规范》5.7.3条的规定。

5.7.3 群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况）的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下列公式确定：

R_h=η_hR_ha （5.7.3⁃1）

考虑地震作用且s_a/d≤6时：

η_h=η_iη_r+η_l （5.7.3⁃2）

其他情况：η_h=η_iη_r+η_l+η_b （5.7.3⁃6）

B_c′=B_c+1 （5.7.3⁃8）

p_c=η_cf_ak（A-nA_ps） （5.7.3⁃9）

式中 η_h——群桩效应综合系数；

η_i——桩的相互影响效应系数。

【8.6.7】 群桩中复合基桩水平承载力特征值

条件：群桩基础，桩径d=0.6m，桩的换算埋深αh≥4.0，单桩水平承载力特征值R_ha=50kN（位移控制），沿水平荷载方向布桩排数n₁=3排，每排桩数n₂=4根，距径比s_a/d=3，承台底位于地面上50mm。

要求：计算群桩中复合基桩水平承载力特征值。

【解答】 按《建筑桩基技术规范》5.7.3条计算如下：桩的换算埋深αh≥4.0，位移控制，查《建筑桩基技术规范》表5.7.3⁃1得，桩顶约束效应系数η_r=2.05。

根据《建筑桩基技术规范》式（5.7.3⁃3）得桩的相互影响系数η_i为(www.xing528.com)

承台底位于地面上，p_c=0，所以承台底摩阻效应系数η_b=0且η_l=0。

根据《建筑桩基技术规范》式（5.7.3⁃2）得群桩效应综合系数η_h为

η_h=η_iη_r+η_l+η_b=0.6368×2.05+0+0=1.30544

根据《建筑桩基技术规范》式（5.7.3⁃1）得复合基桩水平承载力设计值R_h

R_h=η_hR_ha=1.30544×50kN=65.272kN

【8.6.8】 由静载荷试验得到单桩承载力特征值R_ha=100kN，桩径d=500mm，承台为台阶状，受侧向土抗一侧承台宽度如图8.6.6所示。地基土的m=10000kN/m⁴，摩擦系数μ=0.55，承台底土群桩效应系数η_c=0.2，f_ak=120kPa，χ_0a=10mm，桩顶按嵌固考虑，αh=3.0。桩基承受水平力750kN，按位移控制进行设计。试验算复合基桩水平承载力是否满足要求。

【解答】 （1）桩的相互影响效应系数

（2）按位移控制，桩顶有限约束效应系数η_r=2.13

（3）计算宽度

B_c′=B_c+1=3+1=4m

承台侧抗效应系数

图 8.6.6

（4）A=3×4=12m2

p_c=η_cf_ak（A-nA_ps）=0.2×120×（12-6×0.1963）=259.7kPa

承台底摩阻力效应系数

（5）综合群桩效应系数

η_h=η_iη_r+η_l+η_b=0.664×2.13+0.333+0.238=1.985

（6）群桩基桩水平承载力特征值

R_h=η_hR_ha=1.985×100=198.5kN

基桩水平力

满足要求。

【8.6.9】 复合基桩水平承载力特征值

条件：如图8.6.7所示桩基，桩侧土水平抗力系数的比例系数m₁=25MN/m⁴，承台侧面水平抗力系数的比例系数m₂=15MN/m⁴。承台底与地基土间的摩擦系数μ=0.3，建筑桩基重要性系数γ₀=1，承台底地基土分担竖向荷载p=1500kN，单桩αh>4.0。其水平承载力设计值R_ha=100kN。承台容许水平位移χ_oa=6.0mm。

要求：验算复合基桩水平承载力特征值。

【解答】 根据《建筑桩基技术规范》

R_h=η_hR_ha

（1）桩的相互影响效应系数

（2）承台侧向土水平抗力效应系数

（3）承台底摩阻效应系数

（4）桩顶约束效应系数，查表4⁃19，得：η_r=2.05

（5）群桩效应综合系数

η_h=η_iη_r+η₁+η_b

则

图 8.6.7