1-1.1桩基础的发展历史
桩是深人土层的柱形构件,可以定义为垂直或微斜埋置于土中的受力杆件。
在基础工程中,按其功能可分为竖向抗压桩、竖向抗拔桩和抗侧压桩。本书的主要研究对象为竖向抗压桩。
人类对桩的应用历史至今已有12000-14000年。首先使用的是取之于天然资源的木桩,然后是钢桩、钢筋混凝土桩。随着机械设备的不断改进,产生了各种各样的桩型和工法。桩的发展过程,伴随着桩的材料和成桩工艺方法不断的更新。
随着桩的用途的拓宽以及施工技术和机械设备的改进与发展,新的桩型不断呈现,人们对桩的承载性能、设计方法、检测技术等也在不断进行探索研究。
1.1.2桩的作用
采用桩基础有两个主要作用:一是提高地基承载力,二是有效控制地基及基础的沉降。
针对桩基的作用,目前的桩基础设计可分为三种情况:桩承担所有上部结构的荷载;桩承担大部分上部结构的荷载,同时也起到减少沉降变形的目的;桩承担一小部分上部结构荷载,主要起到减少或控制沉降的作用。
然而,在现行设计规范中,桩基设计理论是建立在满足承载力基础上的,也即均按上述第一种情况处理。显然,这种传统的桩基设计方法,对于上述第二、三种情况是过于保守的,并且在设计概念上也不很清楚。对于上述第二、三种情况,在如何减少桩基工程费用上值得研究;即使对第一种情况,也存在如何合理选择桩数和布桩的问题。
设计中桩起控制沉降作用的不在少数,如在深厚软土层中宜使用长桩,基础变形敏感的结构宜采用桩基础等。
1.1.3桩的基本要素
桩的三个基本要素是:设置方向、周围介质和结构特性。由桩的定义可知桩的设置方向一般是垂直的(或微斜的),且主要用于承受竖向压力荷载。上部结构作用于桩顶的荷载,通过桩土接触面传递到桩周介质(岩土)中,而桩的周围介质就是指桩所影响的周围岩土。因此,桩与周围介质接触面的上剪切特性,是决定桩的承载力和变形特征的主要因素之一。桩的结构特性是指桩体结构力学中杆件的强度性质,也是决定桩工作特性的因素之一。
虽然桩的基本要素中设置方向单一,结构特性简单,但由于桩周介质(岩土)的复杂性,无论是桩的承载力预测方法,还是桩的沉降分析计算理论,均有待进一步完善。
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