建築工程中的樁基大多數以承受豎向荷載為主，但在風荷載，地震荷載，機械制動荷載或土壓力，水壓力等作用下，也將承受一定的水平荷載。尤其是橋樑工程中的樁基，除了滿足樁基的豎向承載力要求之外，還必須對樁基的水平承載力進行驗算，於是就有了單樁橫向（水平）極限承載力。
基本介紹
- 中文名：單樁橫向極限承載力
- 外文名：ultimate lateral resistance of single pile
概述,單樁橫向承載力簡介,單樁水平承載力的影響因素,單樁橫向承載力的破壞機理及計算,單樁水平承載力的確定,
概述
單樁橫向承載力簡介
樁的橫向承載力是指樁在與樁軸線垂直方向受力時的承載力。樁在橫向力作用下的工作情況較軸向受力時要複雜些，但仍然是從保證樁身材料和地基強度與穩定性以及樁頂水平位移滿足使用要求來分析和確定樁的橫軸向承載力。
單樁水平承載力的影響因素
在水平荷載作用下，樁身產生撓曲變形，並擠壓樁側上體產生對樁側的抗力。當水平荷載較小時，這一抗力主要由靠近地面部分的土體提供的，土體的變形也主要是彈性變形。隨著荷載加大，樁身的變形也加大，表層土將由上至下逐漸發生屈服，水平荷載向更深層上體傳遞。當變形達到樁所不能允許的程度，或者樁周土喪失穩定性時，就達到了樁的水平極限承載力。
樁的水平承載力也應該滿足樁周土穩定性、樁身強度和允許位移這三個方面的要求。因此，地基土質條件、樁的人土深度、樁身截面剛度、樁身材料強度、樁間距、樁頂嵌固程度以及上部結構的性質，都是影響樁的水平承載力的因素。地基土的抗力就越大，樁的水平承載力也就越高。抗彎性能差的樁，比如低配筋率的灌注樁，常因樁身斷裂而破壞；抗彎性能好的鋼筋混凝土樁或鋼樁，承載力主要受周圍土體的性質所控制。樁頂在承台中受到的嵌固作用越強，樁可能產生的水平位移越小，但樁身彎矩會土質越好，樁人土越深，越大。剛度大的樁的樁身變形小。
單樁橫向承載力的破壞機理及計算
樁在橫向荷載作用下，樁身產生橫向位移或撓曲，並與樁側土協調變形。樁身對土產生側向壓應力，同時樁側土反作用於樁，產生側向土抗力。樁土共同作用，互相影響。在橫向力或彎矩作用下，單樁可能因出現下列情況而破壞：
①樁身由於荷載產生的彎矩過大而斷裂；
②樁周土被擠出，從而導致樁的整體轉動、傾倒或樁頂位移過大。單樁的橫向承載力與樁的入土深度、樁的截面強度和抗彎剛度、樁頂和樁底的嵌固條件、荷載性質、有無軸向荷載同時作用、樁周土的強度與變形性質以及上部構築物特性等許多因素有關，可分別按剛性樁和柔性樁計算。
剛性樁：當樁徑較大，入土深度較小或周圍土層較鬆軟，即樁的剛度遠大於土層剛度。樁的相對剛度較大時，受橫向力作用時樁身撓曲變形不明顯，如同剛體一樣圍繞樁軸某一點轉動。如果不斷增大橫向荷載，則可能由於樁側土強度不夠而失穩，使樁喪失承載的能力或破壞。因此，基樁的橫向承載力可能由樁側土的強度及穩定性決定，破壞荷載可按樁在土中繞樁身某點旋轉而使四周土體達到極限平衡的條件求得。
柔性樁：當樁徑較小，入土深度較大或周圍土層較堅實，即樁的相對剛度較小。此時樁側土有足夠大的抗力，樁身發生撓曲變形，其側向位移隨著入土深度增大而逐漸減小，以至達到一定深度後，幾乎不受荷載影響。形成一端嵌固的地基梁，樁的變形呈所示的波狀曲線。如果不斷增大橫向荷載，可使樁身在較大彎矩處發生斷裂或使樁發生過大的側向位移超過了樁或結構物的容許變形值。因此，基樁的橫向承載力將由樁身材料的抗彎強度或側向變形條件決定。柔性樁的上部儘管亦會使土因塑性擠出而破壞，但由於樁嵌固較深，不會出現整體轉動，因此須計算樁身內彎矩沿深度的分布，並確定最大彎矩值及其位置，以及荷載與樁頂變位間的關係。柔性樁的計算方法有：基床係數法、彈性半空間法以及有限元法等。
單樁水平承載力的確定
《建築地基基礎設計規範》(GB 50007-2011)規定，單樁水平承載力特徵值取決於樁的材料強度、截面剛度、人土深度、土質條件、樁頂水平位移允許值和樁頂嵌固情況等因素，應通過現場水平載荷試驗確定。必要時可進行帶承台樁的載荷試驗試驗，宜採用慢速維持荷載法。
當作用於樁基上和外力主要為水平力時，應根據使用要求對樁頂變位的限制，對樁基的水平承載力進行驗算。當外力作用面的樁距較大時，樁基的水平承載力可視為各單樁的水平承載力的總和。當承台側面的土未經擾動或回填密實時，應計算土抗力的作用。當水平推力較大時，宜設定斜樁。
《建築樁基技術規範》(JGJ 94-2008)規定，單樁的水平承載力特徵值的確定應符合下列規定：
（1）對於受水平荷載較大的設計等級為甲級、乙級的建築樁基，單樁水平承載力特徵值應通過單樁水平靜載試驗確定，試驗方法可按現行行業標準《建築基樁檢測技術規範》(JGJ 106-2003)執行。
（2）對於鋼筋混凝土預製樁、鋼樁、樁身正截面配筋率不小於0.65%的灌注樁，可根據靜載試驗結果取地面處水平位移為10 mm(對於水平位移敏感的建築物取水平位移6 mm)所對應的荷載的75%為單樁水平承載力特徵值。
（3）對於樁身配筋率小於0.65%的灌注樁，可取單樁水平靜載試驗的臨界荷載的75%為單樁水平承載力特徵值。
（4）當缺少單樁水平靜載試驗資料時，可按公式估算樁身配筋率小於0.65%的灌注樁的單樁水平承載力特徵值(參見規範原文)。
（5）對於混凝土護壁的挖孔樁，計算單樁水平承載力時，其設計樁逕取護壁內直徑。
（6）當樁的水平承載力由水平位移控制，且缺少單樁水平靜載試驗資料時，可按公式估算預製樁、鋼樁、樁身配筋率不小於0.65%的灌注樁單樁水平承載力特徵值(參見規範原文)。
（7）驗算永久荷載控制的樁基的水平承載力時，應將上述（2）~（5）款方法確定的單樁水平承載力特徵值乘以調整係數0.80；驗算地震作用樁基的水平承載力時，宜將按上述（2）~（5）款方法確定的單樁水平承載力特徵值乘以調整係數1.25.。
